英威腾变频器用于潜油电泵系统方案

概述
变频调速器的出现为交流调速方式带来了一场革命。随着近十几年变频技术的不断完善、发展。变频调速性能日趋完美，已被不同学科、不同行业的工程技术人员广泛应用于不同领域的交流调速。为企业带来了可观的经济效益，推动了工业生产的自动化进程。
变频调速用于交流异步电机调速，其性能远远超过以往任何交、直流调速方式。而且结构简单，调速范围宽、调速精度高、安装调试使用方便、保护功能完善、运行稳定可靠、节能效果显着，已经成为交流电机调速的最新潮流。 通用共用交流母线双回路方案
由于潜油电泵是在户外（海上）使用，其工作环境及其配电设备的工作环境都比较恶劣；而采油作业对采油设备的可靠性又要求很高，故在实际使用共用交流母线的变频系统时应增设工频备用系统（既变频—工频双回路系统）或在原工频系统的基础上加装变频系统，这样工频系统与变频系统可互为备用，既便是在变频系统故障或检修的状态下对采油作业的影响也不大，从而提高了采油设备（系统）的安全可靠性。



共用直流母线双回路系统示意图
图一

一、 设备选型：
1、除指定配件外，全选用进口器件
2、每台油井用一台变频器，配上工频回路，做成一体化变频柜。
变频器规格：输入电压为：3AC 1140V+15%，输出功率55KW。

二、 供电方式：
采用变压器-整流器的供电方式双回路接线：
为确保系统的安全可靠，在变频器、整流器发生故障或进行检修时确保其它油井的正常运行生产，本控制系统采用变频-工频双回路接线方式，在保留原工频系统的基础上加装变频系统，具体作法如图三所示。
说明：
1、 变压器的容量为所有潜油电泵电机容量之和的1.3倍。
2、 共用交流母线电压为：1140VAC
3、 逆变器的容量与磕头机电机容量相同或稍大。
4、 确保工频与变频的相序一致。

抽汲参数优化控制及节电增效原理
由于不同地域，不同油井及井深、油液面、油粘度的不同，要求潜油电泵有不同的合理抽汲参数。通常，当潜油电泵的参数一定后，采用改频率（电机转速或传动比）的方法来调节，这样不但能省电，达到最佳的经济效益，而且电机能零电流起动，对电机的保护全面。
由于潜油电泵属变负载类负载，即电机在起动时需较大转矩，而停止时则负荷很重。电机则处于电（磁）能泄放状态，软停止对防止油下冲有明显的作用，油泵不会被打坏。

投资与节能
变频系统的初次投资容易给投资者一种投资高风险大的感觉，这主要是对变频节能效果不很了解或将变频系统的初次投资与传统的一些调速方式，如：液力藕合、滑叉电机、变级调速等调速装置的初次投资在未充分考虑节能效果及变频器功能的情况下进行比较，以及对变频器的质量、稳定性、售后服务等还不太了解的感觉；变频节能系统（装置）在各类调速系统中使用时，其节能效果对于单台设备可做到15-75%，在未受到其他因素的影响的情况下一般可取上限；节能效果平均值是由实际应用中得到，权威性数据可由市场上公开出售的资料（书）查到；通过这些数据再进行一些简单的投资回收率的计算可知；变频节能系统（装置）的投资回收期一般为4-20个月（这是经验值也是权威数据）。

深圳市英威腾电气有限公司按油田采油厂采油方式的不同需求，同时生产660V至1140V电压等级的中压变频器。单机容量37KW～630KW供用户选择，特别适合井深超过1300M以上的深井电潜泵使用。
该产品安装、使用方便，保护功能完善，尤其是欠电流保护（既轻载自动关机）和过电流保护（因泥砂、石块阻塞油泵或其它机械故障过载自动关机）功能。避免和减少因空转和卡泵造成电机损坏，停产检修的极大损失，受到用户欢迎。
由于中压变频器具有输出频率任意可调的特性，用户可以及时、方便的根据油井产油量及油液面变化，调节电潜泵电机转速，有利于油井稳产，节电率可达30-60%，综合经济效益高。

变频节能系统及生产过程自动化系统在各行业机电设备和生产线上的应用是社会生产发展的必然趋势，它有着早使用、早改造、早受益、快发展的特点，它将不断的被推广应用，并将为企事业的发展锦上添花，为全社会的发展添砖加瓦。

综合效益
采油井潜油电泵是一种大惯量变化负载，所采用的拖动设备是三相异步电机，普遍存在效率低，不便调速，上下冲程不可调，功率因数低等弊端。针对以上问题，我公司开发研制了invt系列产品及共用直流母线技术，采用了先进的控制方式控制潜油电泵运行，达到节能、增效、增产实现自动化的效果，同时达到了电网优化的目的，在国内各油田得到广泛的应用。 节能增效基本原理
本控制装置基于变频调速原理开发而成。在潜油电泵大惯量变载工作状态下，本控制装置有以下几个特点可以达到节能效果。
→调速节能
潜油电泵属次泵类负载，其耗电功率P∝N3，如果调整转速N满足最佳冲次及上下冲程速度，省电效果惊人。
→动态调功功能
在潜油电泵变载的工作状态下，控制装置以7000次/秒的速度自适应电机的载荷，自动改变加在电机上的端电压，保证电机在最小电流、最低电压即最小功率状态下运行，达到了节能效果，即调不调速都节能。
→动态功率因数补偿功能
控制装置具有功率因数补偿功能，可取代原有的控制柜启动器、补偿器，使系统趋向一体化，保证电机功率因数COS∮＞0.95以上，从而减小了设备损耗，减小了线损，改造了电网，增加了装机容量，达到了节能的目的。
→软启动功能
由于电机全压启动时，启动电流等于3～7倍的额定电流，因此通常在带载电机启动时，会对电机和供电电网造成严重的冲击，导致对电网容量要求过高，而且启动时对设备产生的大电流和震动对设备极为不利；采用本控制装置的软启动功能将会使启动电流远远低于额定电流，实现电机真正意义上的软启动，达到了节能的目的。不但减少了对电网的冲击，且能延长设备使用寿命及维修周期，减少设备维修费用。
→本控制装置可任意分别设定潜油电泵的速度，以适应油井井下原油液面的变化。使潜油电泵随时工作在最佳运行状态，达到增产、增效的目的。