变频调速技术在油田的应用现状及前景分析

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1、第16卷第2期江汉石油科技V01．16ND．22OO6年6月JIANGHANPETROLEUMSCIENCEANDTECHNOLOGYJun．20o6变频调速技术在油田的应用现状及前景分析张敬(江汉油田分公司勘探开发研究院)摘要简要阐述了变频器工作原理、节能原理和变频调速器的特点，以及抽油机变频控制器在油田的应用现状。论证了抽油机变频控制器目前存在的开环控制、电能泄放、性价比低等诸多问题和推广应用中的障碍。最后针对抽油机变频控制器在自动化闭环控制、网络化集中监控、智能化专家控制与诊断、负功率电能回馈、提高性价比、开发抽油机专用变频器、变频调速必须有负载追踪软件系统等方向发展的前景作了分析。‘

2、主题词电动机调速抽油机效率节能我国的电动机用电量占全国发电量的6o％～变频器的工作过程是：先将电源的三相(或单70％，在石油行业、电费支出占石油开采成本的相)交流电经整流桥整流成直流电，又经逆变桥把30％还要多，抽油机是一个典型的重启动大惯性设直流电“逆变”成频率任意可调的三相交流电。其备，如按其正常运行功率匹配电机，启动困难，因此，中，变频的核心部份是“逆变电路”。如图3所示。通常情况下抽油机所选配的电机都是留有较大的余量，江汉油田抽油机电机功率都在45kW左右，设计2变频调速节能装置的节能原理的容量比实际需要高出很多，在正常运行状态下就2．1变频节能处于“大马拉小车”的状态。大部分抽油机

3、的实际以抽油机为例：传统的抽油机是直接采用三相负载率低于60％，功率因数低于0．6以下，造成电异步电动机带动抽油机上下往复运动。抽油过程的能的大量浪费。随着电力电子技术、微电子技术、信上下往复运动对电动机的负荷来说是不一样的，在息技术和现代控制理论在调速系统中的应用，变频整个过程中，马达的转速基本不变，故抽油机上下往调速在工业生产中获得广泛的应用。先进的调速技复运动有轻载重载之分。又由于执行动作是间隙性术是电动机节能降耗的重要措施。因此推广交流变频调速装置也是企业大力提高电能节约和资源综合利用技术水平、降低企业成本、提高竞争力的内在要求和有效途经。1变频器工作原理变频调速器是利用电力半导体器

4、件的通断工作将工频电源变换成另一频率的电能控制装置。变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系，通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。即使考虑调速装置本图1变频器与电动机身的损耗等因素、在电动机前加装变频器，节电也是相当可观的。如图1所示。目前应用得最广泛的是交一直—交变频器，其基本结构如图2所示。作者简介张敬，男，维修电工高级技师。第2期张敬：变频调速技术在油田的应用现状及前景分析·49·流直流一38O’Rf逆变t~OttzS移流lO～豫ol：O~400／／z)一VV—ttfl～圈2。交一直一交”变频器的主电路结构图A(+)／／、V’一圈3变频器核心元件

5、IGBT逆变电路图的，也并不可能是满负载的，因此轻载时段就有很大2．3软启动节能的浪费空间，据实测至少有40％左右。变频节能正由于电机为直接启动或Y／D启动，启动电流等是针对这一浪费空间，实时检测来自抽油机数控系于4—7倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网统的比例压力和比例流量信号，适时调整各个工况造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动作所需的马达转速，这样节能空间就进一步地增动时产生的大电流和震动等因素对电机损害极大，大了，故对抽油机进行变频节能改造能够带来巨大对设备的使用寿命极为不利。如图4所示。而使用的节能效果1变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动2．2功率因数补

6、偿节能电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备的使用的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大寿命，节省了设备的维护费用。如图5所示。量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，由公式P=sXc0s，q=sXsinm(式中，s3使用变频调速器的特点一视在功率，p为有功功率，q为无功功率，cos为(1)可软启动。减小启动时对设备的机械冲功率因数)可知，cos越大，有功功率P越大。普通击，减少设备的磨损。抽油机电机的功率因数在0．5—0．6之问，使用变频(2)可提高cos。变频器是把交流电整流为直

7、调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，c0s流电，通过滤波后，再逆变为交流电，相对电网的阻一1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。抗特性为阻性。·5O·江汉石油科技l6卷【Hz)}，)图4工频起动图6PID、PC．控制图(14)带有直流制动与软体刹车功能，适用于大惯量负载。(15)带有点动功能，便于调试设备。(16)可任Rs意设定加减速时间，使设备启停更平稳。(17)可加装输出转速指示表，在调整转