國產中壓變頻器在潛油電泵井上的應用

關鍵詞：潛油電泵、 變頻調速、 三電平

潛油電泵由于工頻啟動負荷大，電機功率都相對較大，普遍存在著“大馬拉小車”現象，無功損耗多，耗電量大。加之潛油電泵不能自行實現軟啟停，使得電機、電纜的絕緣性能降低，在不同程度上影響了潛油電泵的使用壽命。為實現電泵井節能增效，經認真調研，我們引進了潛油電泵變頻技術，并在梁23-平1井安裝試驗了一套山東風光電子有限責任公司生產的JD-BP系列1140V潛油電泵專用變頻器。經過現場試驗后，見到了明顯效果。

一、 潛油電泵專用變頻器的工作原理

1、 變頻調速原理
　　
變頻器可以通過改變潛油電機定子供電頻率來改變電機的轉速，以實現潛油電機的調速。交流異步電動機的轉速公式為：
n=60F1（1-S）/P
式中, n-電機轉速, F1-定子供電頻率，P-極對數,S-轉差率.

2 、變頻器工作原理

該設備為交——-直——-交電壓源型變頻調速系統，即先將交流輸入整流為直流,再把直流逆變為所需頻率的交流。通過控制程序可以自由改變其輸出頻率，從而可以平滑地軟啟動電機、軟停車。再加上變頻器設有輸出濾波器，有較好的輸出波形補償，從而減少了由于輸出線較長而造成的傳輸損耗。

逆變部分采用三電平方案，與兩電平方案相比，它逆變電壓高，用常規電壓IGBT器件就能實現千伏以上的逆變，并且波形比兩電平好。

原理圖：

圖一、三電平逆變原理圖

二、 現場應用情況

2001年9月10日，我們在梁23-平1井安裝試驗了一臺1140V潛油電泵專用變頻器，其主要技術指標如下：

輸入：三相、50Hz、線電壓1140V+15%～20%
容量：75KW
輸出：頻率2～50 Hz 連續可調，額定電壓1140V
過載能力：150%，1分鐘
保護功能：過壓、欠壓、過流、短路、缺相、溫升過高、失速等。
安裝方法：與控制屏串聯，即控制屏的輸出接變頻器的輸入，變頻器的輸出接井下機組。

安裝完畢，頻率調至40 Hz試運行1天，日產液量較原來下降10m3.9月11日，將頻率調至47 Hz運行，產量恢復到原來狀態。目前該變頻器運轉正常，運行數據見表1：

表 1、梁23-平1井安裝變頻器前后運行情況統計表

三、 效果評價和經濟效益

1、 效果評價

2001年9月28日，純梁采油廠能源檢測站采用DJYC-95型電機經濟運行測試儀（電流、電壓0.5級，功率1.0級），對梁23-平1井1140V潛油電泵專用變頻器的節電效果進行了現場測試，得出結論如下：

A、 功率因數得到提高，由0.671提高到0.759。
B、 有功功率降低幅度較大，有功節電率達到了22.49%，無功節電率為39.85%，綜合節電率為23.04%，節電效果較好。（見表2）

表2、梁23-平1井安裝變頻器前后測試數據表

2、 經濟效益：

安裝變頻器后綜合節電率為23.04%，年節電15.22萬Kwh，基本電費按0.435元/Kwh計算，則每年節約電費6.62萬元，不到兩年便可收回投資（該變頻器價格為12.5萬元）。

另外，由于變頻器實現了電泵的軟啟停，對延長電泵使用壽命將大有益處，可節約維護資金，提高經濟效益。

四、 推廣應用前景
　　
潛油電泵專用變頻器針對潛油電泵不能自由調節產量這一弊端，有效地解決了這一科技難題，保證了潛油電泵能夠安全可靠地運行，起到了節能增效的效果。但變頻調速技術在潛油電泵井上的推廣應用仍處于起步階段。我廠共有電泵井16口。目前，僅在梁23-平1井應用了該技術。若能在所有電泵井上得到推廣應用，將會大大提高我廠電泵井的經濟效益，因此其推廣前景十分廣闊。

五、對潛油電泵井應用變頻技術的幾點認識

1、 潛油電泵井應用變頻技術能夠保證電泵機組工作在最佳工況，可以延長潛油電泵的使用壽命，同時節電效果明顯。
2、 潛油電泵專用變頻器存在一次性投資較大、需進一步降低成本的問題，以利于大面積的推廣應用。
3、進一步提高變頻器的硬件設計，軟件開發水平及相關配件的質量，確保其在 使用過程中穩定可靠。