国产新风光中压变频器在潜油电泵井上的应用

［摘要］：［关键词］： 组态王 电机 流量计 直流调速　胜利油田纯梁采油厂工艺所     关振华   王志杰
山东风光电子有限责任公司　　 程绪东
山东大学                     韩文昭

摘要：本文介绍了国产中压变频器在潜油电泵井上的应用
关键词：潜油电泵、变频调速、三电平


潜油电泵由于工频启动负荷大，电机功率都相对较大，普遍存在着“大马拉小车”现象，无功损耗多，耗电量大。加之潜油电泵不能自行实现软启停，使得电机、电缆的绝缘性能降低，在不同程度上影响了潜油电泵的使用寿命。为实现电泵井节能增效，经认真调研，我们引进了潜油电泵变频技术，并在梁23-平1井安装试验了一套山东风光电子有限责任公司生产的JD-BP系列1140V潜油电泵专用变频器。经过现场试验后，见到了明显效果。

一、潜油电泵专用变频器的工作原理。
1、变频调速原理
变频器可以通过改变潜油电机定子供电频率来改变电机的转速，以实现潜油电机的调速。交流异步电动机的转速公式为：
n=60F1(1-S)/P
式中, n-电机转速, F1-定子供电频率，P-极对数,S-转差率.
2、变频器工作原理
   该设备为交---直---交电压源型变频调速系统，即先将交流输入整流为直流,再把直流逆变为所需频率的交流。通过控制程序可以自由改变其输出频率，从而可以平滑地软启动电机、软停车。再加上变频器设有输出滤波器，有较好的输出波形补偿，从而减少了由于输出线较长而造成的传输损耗。
    逆变部分采用三电平方案，与两电平方案相比，它逆变电压高，用常规电压IGBT器件就能实现千伏以上的逆变，并且波形比两电平好。原理图如下：

图一、三电平逆变原理图

二、现场应用情况
2001年9月10日，我们在梁23-平1井安装试验了一台1140V潜油电泵专用变频器，其主要技术指标如下：
输入：三相、50Hz、线电压1140V+15%～20%
容量：75KW
输出：频率2～50 Hz 连续可调，额定电压1140V
过载能力：150%，1分钟
保护功能：过压、欠压、过流、短路、缺相、温升过高、失速等。
安装方法：与控制屏串联，即控制屏的输出接变频器的输入，变频器的输出接井下机组（见图二）。

图二、  接线图
安装完毕，频率调至40 Hz试运行1天，日产液量较原来下降10m3.9月11日，将频率调至47 Hz运行，产量恢复到原来状态。目前该变频器运转正常，运行数据见表1：



三、效果评价和经济效益
1、效果评价
   2001年9月28日，纯梁采油厂能源检测站采用DJYC-95型电机经济运行测试仪（电流、电压0.5级，功率1.0级），对梁23-平1井1140V潜油电泵专用变频器的节电效果进行了现场测试，得出结论如下：
A、功率因数得到提高，由0.671提高到0.759。
B、有功功率降低幅度较大，有功节电率达到了22.49%，无功节电率为39.85%，综合节电率为23.04%，节电效果较好。（见表2）


2、经济效益：
   安装变频器后综合节电率为23.04%，年节电15.22万Kwh，基本电费按0.435元/Kwh计算，则每年节约电费6.62万元，不到两年便可收回投资（该变频器价格为12.5万元）。
另外，由于变频器实现了电泵的软启停，对延长电泵使用寿命将大有益处，可节约维护资金，提高经济效益。

四、推广应用前景
    潜油电泵专用变频器针对潜油电泵不能自由调节产量这一弊端，有效地解决了这一科技难题，保证了潜油电泵能够安全可靠地运行，起到了节能增效的效果。但变频调速技术在潜油电泵井上的推广应用仍处于起步阶段。我厂共有电泵井16口。目前，仅在梁23-平1井应用了该技术。若能在所有电泵井上得到推广应用，将会大大提高我厂电泵井的经济效益，因此其推广前景十分广阔。

五、对潜油电泵井应用变频技术的几点认识
1、潜油电泵井应用变频技术能够保证电泵机组工作在最佳工况，可以延长潜油电泵的使用寿命，同时节电效果明显。
2、潜油电泵专用变频器存在一次性投资较大、需进一步降低成本的问题，以利于大面积的推广应用。
3、进一步提高变频器的硬件设计，软件开发水平及相关配件的质量，确保其在使用过程中稳定可靠。


参考文献
韩文昭 李瑞来 程绪东 《1140伏潜油电泵专用变频器》
                                  《电气传动》二00二年第三期
李瑞来 何洪臣 韩文昭 《2300伏潜油电泵专用变频器》
                            《中国国际电源科技论文集》 二00二年五月

作者简介：
关振华  男  工程师  现在胜利油田纯梁采油厂工艺所从事电潜泵采油技术管理工作。