技術(shù)頻道

      三晶變頻器在潛油電泵井上的成功應(yīng)用

      潛油電泵由于工頻啟動負荷大,電機功率都相對較大,普遍存在著“大馬拉小車”現(xiàn)象,無功損耗多,耗電量大。加之潛油電泵不能自行實現(xiàn)軟啟停,使得電機、電纜的絕緣性能降低,在不同程度上影響了潛油電泵的使用壽命。為實現(xiàn)電泵井節(jié)能增效,經(jīng)認真調(diào)研,我們引進了潛油電泵變頻技術(shù),并在梁23-平1井安裝試驗了一套1140V潛油電泵專用變頻器。經(jīng)過現(xiàn)場試驗后,見到了明顯效果。

      一、潛油電泵專用變頻器的工作原理
      1、變頻調(diào)速原理
      變頻器可以通過改變潛油電機定子供電頻率來改變電機的轉(zhuǎn)速,以實現(xiàn)潛油電機的調(diào)速。交流異步電動機的轉(zhuǎn)速公式為:
      n=60F1(1-S)/P
      式中, n-電機轉(zhuǎn)速, F1-定子供電頻率,P-極對數(shù),S-轉(zhuǎn)差率.

      2、變頻器工作原理
      該設(shè)備為交——直——交電壓源型變頻調(diào)速系統(tǒng),即先將交流輸入整流為直流,再把直流逆變?yōu)樗桀l率的交流。通過控制程序可以自由改變其輸出頻率,從而可以平滑地軟啟動電機、軟停車。再加上變頻器設(shè)有輸出濾波器,有較好的輸出波形補償,從而減少了由于輸出線較長而造成的傳輸損耗。
      逆變部分采用三電平方案,與兩電平方案相比,它逆變電壓高,用常規(guī)電壓IGBT器件就能實現(xiàn)千伏以上的逆變,并且波形比兩電平好。

      原理圖:三晶變頻原理圖:

      三晶變頻器
      圖1 三電平逆變原理圖

      二、現(xiàn)場應(yīng)用情況
      變頻器主要技術(shù)指標如下:
      輸入:三相、50Hz、線電壓1140V+15%~20%
      容量:75KW
      輸出:頻率2~50 Hz 連續(xù)可調(diào),額定電壓1140V
      過載能力:150%,1分鐘
      保護功能:過壓、欠壓、過流、短路、缺相、溫升過高、失速等。
      安裝方法:與控制屏串聯(lián),即控制屏的輸出接變頻器的輸入,變頻器的輸出接井下機組。
      安裝完畢,頻率調(diào)至40 Hz試運行1天,日產(chǎn)液量較原來下降10m3.9月11日,將頻率調(diào)至47 Hz運行,產(chǎn)量恢復(fù)到原來狀態(tài)。目前該變頻器運轉(zhuǎn)正常,運行數(shù)據(jù)見表1:

      安裝前安裝后年耗電對比
      (萬kwh)
      電壓
      (V)
      電流
      (A)
      頻率
      (Hz)
      年耗電
      (萬kwh)
      電壓
      (V)
      電流
      (A)
      頻率
      (Hz)
      年耗電
      (萬kwh)
      1140525066.0511402847 -15.22

      表 1、梁23-平1井安裝變頻器前后運行情況統(tǒng)計表

      三、效果評價和經(jīng)濟效益
      1、效果評價
      2005年6月16日,純梁采油廠能源檢測站采用DJYC-95型電機經(jīng)濟運行測試儀(電流、電壓0.5級,功率1.0級),對梁23-平1井1140V潛油電泵專用變頻器的節(jié)電效果進行了現(xiàn)場測試,得出結(jié)論如下:
      A、功率因數(shù)得到提高,由0.671提高到0.759。
      B、有功功率降低幅度較大,有功節(jié)電率達到了22.49%,無功節(jié)電率為39.85%,綜合節(jié)電率為23.04%,節(jié)電效果較好。(見表2)

      序號項目單位安裝前安裝后
      1有功功率Kw78.1860.60
      2無功功率Kvar86.3051.91
      3功率因素/0.6710.759
      4有功節(jié)電率%22.49
      5無功節(jié)電率 %39.85
      6綜合節(jié)電率%23.04

      表2、梁23-平1井安裝變頻器前后測試數(shù)據(jù)表

      2、經(jīng)濟效益:
      安裝變頻器后綜合節(jié)電率為23.04%,年節(jié)電15.22萬Kwh,基本電費按0.435元/Kwh計算,則每年節(jié)約電費6.62萬元,不到兩年便可收回投資(該變頻器價格為12.5萬元)。
      另外,由于變頻器實現(xiàn)了電泵的軟啟停,對延長電泵使用壽命將大有益處,可節(jié)約維護資金,提高經(jīng)濟效益。

      四、推廣應(yīng)用前景
      潛油電泵專用變頻器針對潛油電泵不能自由調(diào)節(jié)產(chǎn)量這一弊端,有效地解決了這一科技難題,保證了潛油電泵能夠安全可靠地運行,起到了節(jié)能增效的效果。但變頻調(diào)速技術(shù)在潛油電泵井上的推廣應(yīng)用仍處于起步階段。我廠共有電泵井16口。目前,僅在梁23-平1井應(yīng)用了該技術(shù)。若能在所有電泵井上得到推廣應(yīng)用,將會大大提高我廠電泵井的經(jīng)濟效益,因此其推廣前景十分廣闊。

      五、對潛油電泵井應(yīng)用變頻技術(shù)的幾點認識
      1. 潛油電泵井應(yīng)用變頻技術(shù)能夠保證電泵機組工作在最佳工況,可以延長潛油電泵的使用壽命,同時節(jié)
      電效果明顯。
      2. 潛油電泵專用變頻器存在一次性投資較大、需進一步降低成本的問題,以利于大面積的推廣應(yīng)用。
      3. 進一步提高變頻器的硬件設(shè)計,軟件開發(fā)水平及相關(guān)配件的質(zhì)量,確保其在 使用過程中穩(wěn)定可靠。

      該系統(tǒng)從設(shè)備選型、設(shè)計、安裝調(diào)試到投入運營,在短時間內(nèi)順利完成,運行效果良好,達到了用戶的預(yù)期目標。運行兩年來無故障,受到了用戶好評。為企業(yè)創(chuàng)造了極大的經(jīng)濟效益,極具推廣價值。


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