潛油電泵系統方案

概述

變頻調速器的出現為交流調速方式帶來了一場革命。隨著近十幾年變頻技術的不斷完善、發展。變頻調速性能日趨完美，已被不同學科、不同行業的工程技術人員廣泛應用于不同領域的交流調速。為企業帶來了可觀的經濟效益，推動了工業生產的自動化進程。
變頻調速用于交流異步電機調速，其性能遠遠超過以往任何交、直流調速方式。而且結構簡單，調速范圍寬、調速精度高、安裝調試使用方便、保護功能完善、運行穩定可靠、節能效果顯著，已經成為交流電機調速的最新潮流。 通用共用交流母線雙回路方案
由于潛油電泵是在戶外（海上）使用，其工作環境及其配電設備的工作環境都比較惡劣；而采油作業對采油設備的可靠性又要求很高，故在實際使用共用交流母線的變頻系統時應增設工頻備用系統（既變頻—工頻雙回路系統）或在原工頻系統的基礎上加裝變頻系統，這樣工頻系統與變頻系統可互為備用，既便是在變頻系統故障或檢修的狀態下對采油作業的影響也不大，從而提高了采油設備（系統）的安全可靠性。

共用直流母線雙回路系統示意圖
圖一

一、 設備選型：
1、除指定配件外，全選用進口器件
2、每臺油井用一臺變頻器，配上工頻回路，做成一體化變頻柜。
變頻器規格：輸入電壓為：3AC 1140V+15%，輸出功率55KW。

二、 供電方式：
采用變壓器-整流器的供電方式雙回路接線：
為確保系統的安全可靠，在變頻器、整流器發生故障或進行檢修時確保其它油井的正常運行生產，本控制系統采用變頻-工頻雙回路接線方式，在保留原工頻系統的基礎上加裝變頻系統，具體作法如圖三所示。
說明：
1、 變壓器的容量為所有潛油電泵電機容量之和的1.3倍。
2、 共用交流母線電壓為：1140VAC
3、 逆變器的容量與磕頭機電機容量相同或稍大。
4、 確保工頻與變頻的相序一致。

抽汲參數優化控制及節電增效原理
由于不同地域，不同油井及井深、油液面、油粘度的不同，要求潛油電泵有不同的合理抽汲參數。通常，當潛油電泵的參數一定后，采用改頻率（電機轉速或傳動比）的方法來調節，這樣不但能省電，達到最佳的經濟效益，而且電機能零電流起動，對電機的保護全面。
由于潛油電泵屬變負載類負載，即電機在起動時需較大轉矩，而停止時則負荷很重。電機則處于電（磁）能泄放狀態，軟停止對防止油下沖有明顯的作用，油泵不會被打壞。

投資與節能
變頻系統的初次投資容易給投資者一種投資高風險大的感覺，這主要是對變頻節能效果不很了解或將變頻系統的初次投資與傳統的一些調速方式，如：液力藕合、滑叉電機、變級調速等調速裝置的初次投資在未充分考慮節能效果及變頻器功能的情況下進行比較，以及對變頻器的質量、穩定性、售后服務等還不太了解的感覺；變頻節能系統（裝置）在各類調速系統中使用時，其節能效果對于單臺設備可做到15-75%，在未受到其他因素的影響的情況下一般可取上限；節能效果平均值是由實際應用中得到，權威性數據可由市場上公開出售的資料（書）查到；通過這些數據再進行一些簡單的投資回收率的計算可知；變頻節能系統（裝置）的投資回收期一般為4-20個月（這是經驗值也是權威數據）。

深圳市英威騰電氣有限公司按油田采油廠采油方式的不同需求，同時生產660V至1140V電壓等級的中壓變頻器。單機容量37KW～630KW供用戶選擇，特別適合井深超過1300M以上的深井電潛泵使用。
該產品安裝、使用方便，保護功能完善，尤其是欠電流保護（既輕載自動關機）和過電流保護（因泥砂、石塊阻塞油泵或其它機械故障過載自動關機）功能。避免和減少因空轉和卡泵造成電機損壞，停產檢修的極大損失，受到用戶歡迎。
由于中壓變頻器具有輸出頻率任意可調的特性，用戶可以及時、方便的根據油井產油量及油液面變化，調節電潛泵電機轉速，有利于油井穩產，節電率可達30-60%，綜合經濟效益高。

變頻節能系統及生產過程自動化系統在各行業機電設備和生產線上的應用是社會生產發展的必然趨勢，它有著早使用、早改造、早受益、快發展的特點，它將不斷的被推廣應用，并將為企事業的發展錦上添花，為全社會的發展添磚加瓦。

綜合效益
采油井潛油電泵是一種大慣量變化負載，所采用的拖動設備是三相異步電機，普遍存在效率低，不便調速，上下沖程不可調，功率因數低等弊端。針對以上問題，我公司開發研制了invt系列產品及共用直流母線技術，采用了先進的控制方式控制潛油電泵運行，達到節能、增效、增產實現自動化的效果，同時達到了電網優化的目的，在國內各油田得到廣泛的應用。 節能增效基本原理
本控制裝置基于變頻調速原理開發而成。在潛油電泵大慣量變載工作狀態下，本控制裝置有以下幾個特點可以達到節能效果。
→調速節能
潛油電泵屬次泵類負載，其耗電功率P∝N3，如果調整轉速N滿足最佳沖次及上下沖程速度，省電效果驚人。
→動態調功功能
在潛油電泵變載的工作狀態下，控制裝置以7000次/秒的速度自適應電機的載荷，自動改變加在電機上的端電壓，保證電機在最小電流、最低電壓即最小功率狀態下運行，達到了節能效果，即調不調速都節能。
→動態功率因數補償功能
控制裝置具有功率因數補償功能，可取代原有的控制柜啟動器、補償器，使系統趨向一體化，保證電機功率因數COS∮＞0.95以上，從而減小了設備損耗，減小了線損，改造了電網，增加了裝機容量，達到了節能的目的。
→軟啟動功能
由于電機全壓啟動時，啟動電流等于3～7倍的額定電流，因此通常在帶載電機啟動時，會對電機和供電電網造成嚴重的沖擊，導致對電網容量要求過高，而且啟動時對設備產生的大電流和震動對設備極為不利；采用本控制裝置的軟啟動功能將會使啟動電流遠遠低于額定電流，實現電機真正意義上的軟啟動，達到了節能的目的。不但減少了對電網的沖擊，且能延長設備使用壽命及維修周期，減少設備維修費用。
→本控制裝置可任意分別設定潛油電泵的速度，以適應油井井下原油液面的變化。使潛油電泵隨時工作在最佳運行狀態，達到增產、增效的目的。