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技術頻道

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:

三晶變頻器
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)
1140525066.0511402847 -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Kw78.1860.60
2無功功率Kvar86.3051.91
3功率因素/0.6710.759
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。


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