变频技术：让采油设备变“绿”

油田的采油设备是全天候工作的，它是不分春夏秋冬白天黑夜的。它若能节电，累积效果将会十分明显。在电视上或油田的公路上，我们常会见到磕头机，它体积庞大、动作迟缓，那就是采油设备的一种，称作游梁式抽油机。由外表就可推知，它消耗了大量钢铁资源，又肯定是用电大户。若能用高新技术武装采油设备，让它尽量少消耗钢铁资源，尽量少地消耗电能，那么采油设备不就变“绿”了吗？ 变频技术是一种很“时髦”的高新技术，它之所以受青睐，就是因为它能让电动机节能。它能把50HZ电网电源改造成频率连续可调的电源，从而让电动机的转速能大范围的连续可调，这正是节电的保证。 以下举两个例子来说明变频技术对采油设备的改造。 一、直线电机抽油机的变频驱动 磕头机即游梁式抽油机，它要把电动机的高速旋转转换成缓慢的上下直线的往复运动，以便带动抽油泵柱塞上下运动，这套减速、换向机械结构使这种抽油机自重达24吨，电动机的功率达30KW~55KW。 现在有了一种直线电机，它没有一般电动机的转子，取而代之的是上下直线往复运动的动子。用这种电机去直接带动抽油泵柱塞上下往复运动，甩掉了减速器、曲柄连杆和游梁等笨重的机械部分，使抽油机的自身重量大大降低，对驱动力的要求降低，机械维护量大大减少，而性能又大大提高。它不但冲程、上下往复频率可调，还能实现上快下慢、上慢下快、上下等速的三种抽油作业。在悬点最大负荷相同的前提下，电动机的功率有1/3就足够了。这就是说直线电机抽油机比老式机更“绿”了。直线电机不能用50HZ的电网驱动，必须用变频器来驱动，因为它要求的电源频率只有几个赫兹，所以说“绿”来自变频技术。山东风光电子有限责任公司与直线电机研制部门合作，已经在华北油田装备了几口井，取得了令人满意的结果。 二、潜油电泵的变频驱动 另外一种常见采油设备叫潜油电泵，它被安装在地下1000米~3000米深的井里，泵在电动机的带动下高速旋转，将油抽到地面上来。传统的工作方式是电网直接供电， 工程上称其为全压工频工作。这种全压工频方式有许多弊端，现简述几条： 1、50HZ工频工作，电泵始终工作在额定转速下，如果井下液量供不应求，容易造成“死井”，一旦死井则损失惨重。 2、全压工频启动，启动电流有可能比额定电流大6~7倍，不但浪费了电能，而且使电机的寿命大打折扣。巨大的启动电流产生巨大的冲击扭矩，对管线和机泵也会造成伤害，电泵突然的巨大吸力还有可能把沙子吹入电机，造成卡死。 3、油田的供电电压常有波动，造成电机的过压或欠压，使电机故障时有发生。 4、几千米的供电电缆带来了100多V的线路损耗，此电压得不到补偿，造成电机出力不足、效率低下。 5、潜油电泵一旦故障，就要提到地面上来修理，不但影响了出油量，而且工程费用巨大。 如果用变频器给潜油电泵供电，则以上弊端都可以迎刃而解。变频器能实现电机的软启动，即低压、低频启动，电机是慢慢加速起来的，工作频率不一定是额定频率，而是随意设置或调整，还可以根据液面高低自动调整转速，实现转速闭环控制。此外，变频器有稳压功能和完备的保护功能。山东风光电子有限责任公司为辽河油田、胜利油田研制了 1140V、30~100KW潜油电泵专用变频器，运行良好，节电在20%左右，由于潜油泵是常年累月连续工作的，积累起来节电效果将是巨大的。 由以上两例可看出，用变频技术改造抽油设备是大有作为的 引自《中国机电日报》二00二年二月