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国产新风光中压变频器在潜油电泵井上的应用

供稿:新风光电子科技股份有限公司 2003/5/21 23:42:00

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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
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、
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。

更多内容请访问 新风光电子科技股份有限公司(http://c.gongkong.com/?cid=33686)

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