三晶變頻器在潛油電泵井上的成功應用

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”現象，無功損耗多，耗電量大。加之潛油電泵不能自行實現軟啟停，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。為實現電泵井節能增效，經認真調研，我們引進了潛油電泵變頻技術，并在梁23-平1井安裝試驗了一套1140V潛油電泵專用變頻器。經過現場試驗后，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速，以實現潛油電機的調速。交流異步電動機的轉速公式為：
n=60F1(1-S)/P
式中, n-電機轉速, F1-定子供電頻率，P-極對數,S-轉差率.

2、變頻器工作原理
該設備為交——直——交電壓源型變頻調速系統，即先將交流輸入整流為直流,再把直流逆變為所需頻率的交流。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，用常規電壓IGBT器件就能實現千伏以上的逆變，并且波形比兩電平好。

原理圖：三晶變頻原理圖:


圖1 三電平逆變原理圖

二、現場應用情況
變頻器主要技術指標如下：
輸入：三相、50Hz、線電壓1140V+15%～20%
容量：75KW
輸出：頻率2～50 Hz 連續可調，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，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，頻率調至40 Hz試運行1天，日產液量較原來下降10m3.9月11日，將頻率調至47 Hz運行，產量恢復到原來狀態。目前該變頻器運轉正常，運行數據見表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)
1140	52	50	66.05	1140	28	47		-15.22

表 1、梁23-平1井安裝變頻器前后運行情況統計表

三、效果評價和經濟效益
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電效果進行了現場測試，得出結論如下：
A、功率因數得到提高，由0.671提高到0.759。
B、有功功率降低幅度較大，有功節電率達到了22.49%，無功節電率為39.85%，綜合節電率為23.04%，節電效果較好。(見表2)

序號	項目	單位	安裝前	安裝后
1	有功功率	Kw	78.18	60.60
2	無功功率	Kvar	86.30	51.91
3	功率因素	/	0.671	0.759
4	有功節電率	%	22.49
5	無功節電率	%	39.85
6	綜合節電率	%	23.04

表2、梁23-平1井安裝變頻器前后測試數據表

2、經濟效益：
安裝變頻器后綜合節電率為23.04%，年節電15.22萬Kwh，基本電費按0.435元/Kwh計算，則每年節約電費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，由于變頻器實現了電泵的軟啟停，對延長電泵使用壽命將大有益處，可節約維護資金，提高經濟效益。

四、推廣應用前景
潛油電泵專用變頻器針對潛油電泵不能自由調節產量這一弊端，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，起到了節能增效的效果。但變頻調速技術在潛油電泵井上的推廣應用仍處于起步階段。我廠共有電泵井16口。目前，僅在梁23-平1井應用了該技術。若能在所有電泵井上得到推廣應用，將會大大提高我廠電泵井的經濟效益，因此其推廣前景十分廣闊。

五、對潛油電泵井應用變頻技術的幾點認識
1. 潛油電泵井應用變頻技術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
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用。
3. 進一步提高變頻器的硬件設計，軟件開發水平及相關配件的質量，確保其在 使用過程中穩定可靠。

該系統從設備選型、設計、安裝調試到投入運營，在短時間內順利完成，運行效果良好，達到了用戶的預期目標。運行兩年來無故障，受到了用戶好評。為企業創造了極大的經濟效益，極具推廣價值。