交流變頻調速技術與油田節(jié)能
發(fā)布時間：2019-08-02 10:13:46來源：
交流變頻調速技術與油田節(jié)能
交流變頻調速技術與油田節(jié)能
交流變頻調速技術在國民經濟和日 常生活中發(fā)揮著日益重要的作用，已被廣泛應用于工業(yè)生產以及人們日常生活中，這主要得益于其優(yōu)良的節(jié)能特性和調速特性。中國產值能耗是世界上比較高的國家之一。要解決產品能耗問題，除其他相關技術問題需改進外，交流變頻調速技術已成為節(jié)能及提高產品質量的有效措施。油田作為一個特殊行業(yè)，有其獨特的背景，以風機、泵類負載為主，因而決定了變頻器在油田中的應用應以節(jié)能為第一目標。油田中交流變頻調速技術的應用主要集中在下述5個方面。
一 在游梁式抽油機控制中的應用
目前，在勝利油田采用的抽油設備中，以游梁式抽油機比較為普遍，數(shù)量也比較多。
一方面，游梁式抽油機運動為反復上下提升，一個沖程提升一次，其動力來自電動機帶動的兩個重量相當大的鋼質滑塊，當滑塊提升時，類似杠桿作用，將采油機桿送入井中；滑塊下降時，采油桿提出帶油至井口，由于電動機轉速一定，滑塊下降過程中，負荷減輕，電動機拖動產生的能量無法被負載吸引，勢必會尋找能量消耗的渠道，導致電動機進入再生發(fā)電狀態(tài)，將多余能量反饋到電網，引起主回路母線電壓升高，勢必會對整個電網產生沖擊，導致電網供電質量下降，功率因數(shù)降低的危險；頻繁的高壓沖擊會損壞電動機，造成生產效率降低、維護量加大，極不利于抽油設備的節(jié)能降耗，給企業(yè)造成較大經濟損失。另一方面，游梁式抽油機引入兩個大質量的鋼質滑塊，導致抽油機的起動沖擊大等諸多問題。
除上述兩方面問題外，油田采油的特殊地理環(huán)境決定了采油設備有其獨特的運行特點：在油井開采前期儲油量大，供液足，為提高功效可采用工頻運行，保證較高產油量；在中后期，由于石油儲量減少，易造成供液不足，電動機若仍工頻運行，勢必浪費電能，造成不必要損耗，這時須考慮實際工作情況，適當降低電動機轉速，減少沖程，有效提高充盈率。
目前，對游梁式抽油機的交流變頻調速技術改造主要有以下3個方面：
(1)以提高電網質量，減小對電網影響為目標的變頻改造。這主要集中在供電企業(yè)對電網質量要求較高的場合，為避免電網質量的下降，需引入變頻控制，其主要目的就是減小抽油機工作過程對電網的影響。這種應用在勝利油田臨盤采油廠已提上應用日程。
(2)以節(jié)能為第一目標的變頻改造。這點較普遍，一方面，油田抽油機為克服大的起動轉矩，采用的電動機遠遠大于實際所需功率，工作時電動機利用率一般為20%～30%，比較高不會超過50%，電動機常處于輕載狀態(tài)，造成資源浪費。另一方面，抽油機工作情況的連續(xù)變化，取決于地底下的狀態(tài)，若始終處于工頻運行，也會造成電能浪費。為了節(jié)能，提高電動機工作效率，需進行變頻改造。
(3)以提高電網質量和節(jié)能為目的的變頻改造。這種情況綜合了上面兩種改造的優(yōu)點，是應用中的一個重要發(fā)展方向。
在實際應用過程中出現(xiàn)了許多問題，主要集中在游梁式抽油機發(fā)電狀態(tài)產生能量的處理上。對于上述第一種情況，采用普通變頻器加能耗制動單元可較方便實現(xiàn)，這是以多耗電能為代價的，主要因為發(fā)電能量不能回饋電網造成。在未采用變頻器時，電動機處于電動狀態(tài)時，從電網吸收電能；電動機處于發(fā)電狀態(tài)時，釋放能量，電能直接回饋電網的，并未在本地設備上耗費掉。綜合表現(xiàn)為抽油機供電系統(tǒng)的功率因數(shù)較低，對電網質量影響較大。但在使用普通變頻器時，情況發(fā)生了變化。普通變頻器輸入是二極管整流，能量不可反方向流動。上述這部分電能沒有流回電網的通路，須用電阻就地消耗，這是必須使用能耗制動單元的原因。對于上述第二、三種情況，必須妥善處理電動機發(fā)電狀態(tài)產生的電能，將其反饋到電網，否則通過調節(jié)抽油機沖程節(jié)省的電能可能無法抵消變頻器制動單元消耗的電能，造成變頻運行時反而耗能，與節(jié)能的目標背道而馳。為解決這個問題，有必要對普通變頻器進行改造，在結構上引入雙PWM結構變頻器，保證發(fā)電狀態(tài)產生的電能回饋電網；在控制方法引入自適應控制、模糊控制等以適應游梁式抽油機多變的工作環(huán)境。
二 在電潛泵控制中的應用
油田中應用較多的另一種采油設備是電潛泵，它是井下工作的多級離心泵，同油管一起下入井內，地面電源通過變壓器、控制屏和電潛泵專用電纜將電能輸送給井下電潛泵電動機，使電動機帶動多級離心泵旋轉，將電能轉換為機械能，把油井中的液體舉升到地面。
由于電潛泵在地下兩千多米的井底工作，環(huán)境非常惡劣(高溫、強腐蝕等)，傳統(tǒng)供電方式 天祝| 武功县| 垣曲县| 丹巴县| 嵊州市| 汉中市| 油尖旺区| 邛崃市| 丹阳市| 长垣县| 长白| 乐平市| 汉沽区| 阳谷县| 昌黎县| 临澧县| 米林县| 泰顺县| 恩平市| 浦北县| 凌云县| 商水县| 许昌市| 嘉定区| 香港 | 内乡县| 蒲城县| 武川县| 屯留县| 汶川县| 定西市| 永丰县| 上思县| 岳普湖县| 密云县| 宁蒗| 大石桥市| 毕节市| 二连浩特市| 甘南县| 襄城县|
一 在游梁式抽油機控制中的應用
目前，在勝利油田采用的抽油設備中，以游梁式抽油機比較為普遍，數(shù)量也比較多。
一方面，游梁式抽油機運動為反復上下提升，一個沖程提升一次，其動力來自電動機帶動的兩個重量相當大的鋼質滑塊，當滑塊提升時，類似杠桿作用，將采油機桿送入井中；滑塊下降時，采油桿提出帶油至井口，由于電動機轉速一定，滑塊下降過程中，負荷減輕，電動機拖動產生的能量無法被負載吸引，勢必會尋找能量消耗的渠道，導致電動機進入再生發(fā)電狀態(tài)，將多余能量反饋到電網，引起主回路母線電壓升高，勢必會對整個電網產生沖擊，導致電網供電質量下降，功率因數(shù)降低的危險；頻繁的高壓沖擊會損壞電動機，造成生產效率降低、維護量加大，極不利于抽油設備的節(jié)能降耗，給企業(yè)造成較大經濟損失。另一方面，游梁式抽油機引入兩個大質量的鋼質滑塊，導致抽油機的起動沖擊大等諸多問題。
除上述兩方面問題外，油田采油的特殊地理環(huán)境決定了采油設備有其獨特的運行特點：在油井開采前期儲油量大，供液足，為提高功效可采用工頻運行，保證較高產油量；在中后期，由于石油儲量減少，易造成供液不足，電動機若仍工頻運行，勢必浪費電能，造成不必要損耗，這時須考慮實際工作情況，適當降低電動機轉速，減少沖程，有效提高充盈率。
目前，對游梁式抽油機的交流變頻調速技術改造主要有以下3個方面：
(1)以提高電網質量，減小對電網影響為目標的變頻改造。這主要集中在供電企業(yè)對電網質量要求較高的場合，為避免電網質量的下降，需引入變頻控制，其主要目的就是減小抽油機工作過程對電網的影響。這種應用在勝利油田臨盤采油廠已提上應用日程。
(2)以節(jié)能為第一目標的變頻改造。這點較普遍，一方面，油田抽油機為克服大的起動轉矩，采用的電動機遠遠大于實際所需功率，工作時電動機利用率一般為20%～30%，比較高不會超過50%，電動機常處于輕載狀態(tài)，造成資源浪費。另一方面，抽油機工作情況的連續(xù)變化，取決于地底下的狀態(tài)，若始終處于工頻運行，也會造成電能浪費。為了節(jié)能，提高電動機工作效率，需進行變頻改造。
(3)以提高電網質量和節(jié)能為目的的變頻改造。這種情況綜合了上面兩種改造的優(yōu)點，是應用中的一個重要發(fā)展方向。
在實際應用過程中出現(xiàn)了許多問題，主要集中在游梁式抽油機發(fā)電狀態(tài)產生能量的處理上。對于上述第一種情況，采用普通變頻器加能耗制動單元可較方便實現(xiàn)，這是以多耗電能為代價的，主要因為發(fā)電能量不能回饋電網造成。在未采用變頻器時，電動機處于電動狀態(tài)時，從電網吸收電能；電動機處于發(fā)電狀態(tài)時，釋放能量，電能直接回饋電網的，并未在本地設備上耗費掉。綜合表現(xiàn)為抽油機供電系統(tǒng)的功率因數(shù)較低，對電網質量影響較大。但在使用普通變頻器時，情況發(fā)生了變化。普通變頻器輸入是二極管整流，能量不可反方向流動。上述這部分電能沒有流回電網的通路，須用電阻就地消耗，這是必須使用能耗制動單元的原因。對于上述第二、三種情況，必須妥善處理電動機發(fā)電狀態(tài)產生的電能，將其反饋到電網，否則通過調節(jié)抽油機沖程節(jié)省的電能可能無法抵消變頻器制動單元消耗的電能，造成變頻運行時反而耗能，與節(jié)能的目標背道而馳。為解決這個問題，有必要對普通變頻器進行改造，在結構上引入雙PWM結構變頻器，保證發(fā)電狀態(tài)產生的電能回饋電網；在控制方法引入自適應控制、模糊控制等以適應游梁式抽油機多變的工作環(huán)境。
二 在電潛泵控制中的應用
油田中應用較多的另一種采油設備是電潛泵，它是井下工作的多級離心泵，同油管一起下入井內，地面電源通過變壓器、控制屏和電潛泵專用電纜將電能輸送給井下電潛泵電動機，使電動機帶動多級離心泵旋轉，將電能轉換為機械能，把油井中的液體舉升到地面。
由于電潛泵在地下兩千多米的井底工作，環(huán)境非常惡劣(高溫、強腐蝕等)，傳統(tǒng)供電方式 天祝| 武功县| 垣曲县| 丹巴县| 嵊州市| 汉中市| 油尖旺区| 邛崃市| 丹阳市| 长垣县| 长白| 乐平市| 汉沽区| 阳谷县| 昌黎县| 临澧县| 米林县| 泰顺县| 恩平市| 浦北县| 凌云县| 商水县| 许昌市| 嘉定区| 香港 | 内乡县| 蒲城县| 武川县| 屯留县| 汶川县| 定西市| 永丰县| 上思县| 岳普湖县| 密云县| 宁蒗| 大石桥市| 毕节市| 二连浩特市| 甘南县| 襄城县|