科動變頻器在油田行業的成功應用
一、概況
抽油機是目前采油生產中的主要設備,其數量達10萬臺以上。電動機裝機總容量在3000萬KW,年耗電量達百億度以上。抽油機用電量約占油田總用電量的40%,運行效率非常低,平均運行效率只有25%,功率因數低,電能浪費大。因此,抽油機節能潛力非常巨大,石油行業也是推廣“電機系統節能”的重點行業。
二.抽油機變頻改造的幾個好處
1、大大提高功率因數,減小了供電電流,從而減小了電網及變壓器的負荷。
2、動態調整抽取速度,一方面節能,另一方面增加原油產量。
3、實現真正“軟起動”對電機變速箱抽油機,避免過大機械沖擊,延長設備使用壽命。
三.抽油機負載分析
1、國內應用最廣泛的是游梁式豎井抽油機,它有三部分組成:
1)地面部分:由電動機、減速器和四連桿構成;
2)井下部分:抽油泵(吸入閥、泵筒、柱塞和排油閥),它懸掛在套管中的下端;
3)抽油桿柱:連接地面抽油機和井下抽油泵的中間部分。
2、抽油機的電機負荷是按周期變化的,開始起動時,負荷很大,要求啟動轉矩很大。正常運行時負荷率很低,一般在20%左右,高時負荷率只有30%。電機的負荷曲線有2個峰值,分別為抽油機上、下沖程的“死點”。
未進行平衡的條件下,上、下沖程的負載極度不均衡,在上沖程時,需要提起抽油桿柱和液柱,電機需付出很大能量。在下沖程時,抽油桿柱對電機作功,使電機處于發電狀態。通常在抽油機的曲柄上加上平衡塊,消除上下沖程負載不平衡度。平衡塊調節較好,其發電狀態的時間和產生的能量就小,由于抽油載荷是每時每刻在變化,平衡配重,不可能隨抽油負荷作完全一致的變化,絕大部分抽油機配重嚴重不平衡,從而造成過大的沖擊電流,沖擊電流最大可能達到5倍的工作電流,甚至達到額定電流的3倍。調整好平衡配重,可降低沖擊電流是正常工作電流的1.5倍。
負載特性:恒速運行,由于配重,是變轉矩,變功率負載在一個循環周期內有一次發電狀態,起動力矩大、慣性大。在國內油田使用的抽油機普遍存在的問題:運行時間長,“大馬拉小車”,效率低,耗能大,沖程和沖次調節不方便,有時存在空抽現象。
四.傳統抽油機變頻器改造的難點
抽油機變頻節能改造做了大量的嘗試,但都不太成功,主要問題是:
1)抽油機在一個工作循環中,有一次發電狀態,尤其當配重不平衡時,產生的“泵升電壓”很高,靠加大變頻器直流側電解電容和減小制動電阻值或增加回饋單元,都不能完全解決問題,并且隨著油層的變化,“泵升電壓”也在變化,也會對電網電壓造成污染。
2)抽油機起動需要較大的起動轉矩,如變頻器參數設置不當,容易造成過流或不能起動現象。
五.我司變頻器優勢
1)采用基于全新算法的矢量控制軟件,電壓、電流控制相應速度快、控制精度高,在機械裝置允許的情況下,極度不平衡的條件下,我司變頻器依然可以可以不加制動穩定運行,完全滿足客戶現場需求。
2)全系采用英飛凌第四代模塊,過流、過載、過熱能力得到大幅度提高。
3)全新方案設計,體積更為小巧,相比老方案機器體積縮小三分之一(22KW以下標準內置制動單元,30-110KW內置可選)
4)參數設置簡單,開啟油田抽油機專用功能后,其它功能按標準設置,不用根據每臺抽油機的不同平衡度單獨設置參數,客戶使用簡單方便。
六、現場視頻: