潛油電泵由于工頻啟動(dòng)負(fù)荷大，電機(jī)功率都相對較大，普遍存在著“大馬拉小車”現(xiàn)象，無功損耗多，耗電量大。加之潛油電泵不能自行實(shí)現(xiàn)軟啟停，使得電機(jī)、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(shí)現(xiàn)電泵井節(jié)能增效，經(jīng)認(rèn)真調(diào)研，我們引進(jìn)了潛油電泵變頻技術(shù)，并在梁23-平1井安裝試驗(yàn)了一套1140V潛油電泵專用變頻器。經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)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(diào)速原理
變頻器可以通過改變潛油電機(jī)定子供電頻率來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)潛油電機(jī)的調(diào)速。交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為：
n=60F1(1-S)/P
式中, n-電機(jī)轉(zhuǎn)速, F1-定子供電頻率，P-極對數(shù),S-轉(zhuǎn)差率.
2、變頻器工作原理
該設(shè)備為交——直——交電壓源型變頻調(diào)速系統(tǒng)，即先將交流輸入整流為直流,再把直流逆變?yōu)樗桀l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(dòng)電機(jī)、軟停車。再加上變頻器設(shè)有輸出濾波器，有較好的輸出波形補(bǔ)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(guī)電壓IGBT器件就能實(shí)現(xiàn)千伏以上的逆變，并且波形比兩電平好。
原理圖：三晶變頻原理圖:
圖1 三電平逆變原理圖
二、現(xiàn)場應(yīng)用情況
變頻器主要技術(shù)指標(biāo)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(xù)可調(diào)，額定電壓1140V
過載能力：150%，1分鐘
保護(hù)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(lián)，即控制屏的輸出接變頻器的輸入，變頻器的輸出接井下機(jī)組。
安裝完畢，頻率調(diào)至40 Hz試運(yùn)行1天，日產(chǎn)液量較原來下降10m3.9月11日，將頻率調(diào)至47 Hz運(yùn)行，產(chǎn)量恢復(fù)到原來狀態(tài)。目前該變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)正常，運(yùn)行數(shù)據(jù)見表1：
| 安裝前 | 安裝后 | 年耗電對比 (萬kwh) |
||||||
| 電壓 (V) |
電流 (A) |
頻率 (Hz) |
年耗電 (萬kwh) |
電壓 (V) |
電流 (A) |
頻率 (Hz) |
年耗電 (萬kwh) |
|
| 1140 | 52 | 50 | 66.05 | 1140 | 28 | 47 | -15.22 | |
表 1、梁23-平1井安裝變頻器前后運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)表
三、效果評價(jià)和經(jīng)濟(jì)效益
1、效果評價(jià)
2005年6月16日，純梁采油廠能源檢測站采用DJYC-95型電機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(jié)電效果進(jìn)行了現(xiàn)場測試，得出結(jié)論如下：
A、功率因數(shù)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(jié)電率達(dá)到了22.49%，無功節(jié)電率為39.85%，綜合節(jié)電率為23.04%，節(jié)電效果較好。(見表2)
| 序號 | 項(xiàng)目 | 單位 | 安裝前 | 安裝后 |
| 1 | 有功功率 | Kw | 78.18 | 60.60 |
| 2 | 無功功率 | Kvar | 86.30 | 51.91 |
| 3 | 功率因素 | / | 0.671 | 0.759 |
| 4 | 有功節(jié)電率 | % | 22.49 | |
| 5 | 無功節(jié)電率 | % | 39.85 | |
| 6 | 綜合節(jié)電率 | % | 23.04 | |
