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潛油電泵的變頻調(diào)速

一、概述

潛油電泵是油井井下工作的多級(jí)離心泵，是常用的采油設(shè)備之一。油泵長(zhǎng)期連續(xù)工作于2～3km井下高溫、強(qiáng)腐蝕的惡劣環(huán)境中，由于深入油層，故工作效率較高，近年來(lái)油田應(yīng)用愈加廣泛。潛油泵的電動(dòng)機(jī)功率均不太大，一般在55～75kW之間。由于油井深、線路長(zhǎng)，若采用較低的電源電壓，則線路壓降太大，電動(dòng)機(jī)的端電壓低無(wú)法正常工作。若提高電源電壓，線路壓降雖小，由于線路分布參數(shù)的影響，使得啟動(dòng)過(guò)程中反壓較高，容易損壞電纜和電機(jī)的絕緣性，影響使用壽命。因此，電源電壓也不能太高，目前國(guó)內(nèi)大部分油田采用的多是1140伏電壓供電。

電源電壓提高到1140伏后，線路壓降滿足電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和運(yùn)行的要求，但上電起動(dòng)時(shí)沖擊電流大，分布電感使系統(tǒng)內(nèi)反壓過(guò)高，經(jīng)常造成電動(dòng)機(jī)、線路絕緣損壞的問(wèn)題仍然存在。由于油井地質(zhì)狀況變化較大，而潛油電泵設(shè)計(jì)余量又往往偏大，尤其是井下液量不足時(shí)，泵產(chǎn)生的油壓過(guò)高，故縮短泵的使用壽命，其維修及更換幾率增加。另外，潛油電泵在離地2～3km井下，無(wú)法實(shí)施就地功率因數(shù)補(bǔ)償，電動(dòng)機(jī)消耗的無(wú)功功率，需由電源供給，線路上既有有功電流，又有無(wú)功電流傳輸，合成的電流很大，由此產(chǎn)生的損耗也大。為解決上述問(wèn)題，對(duì)油泵電機(jī)必須進(jìn)行變頻調(diào)速控制。

二、潛油電泵變頻調(diào)速的優(yōu)勢(shì)

變頻器具備軟起動(dòng)功能，可以在電動(dòng)機(jī)額定電流下順利起動(dòng)，故反電勢(shì)及沖擊電流很小，絕緣易受破壞的問(wèn)題出現(xiàn)幾率較低。用變頻器后，無(wú)論重載或輕載，系統(tǒng)的功率因數(shù)均較高，電動(dòng)機(jī)需要的無(wú)功能量直接取自于變頻器，可減少供電線路上的能量損耗。另外，可按油井當(dāng)前狀況調(diào)節(jié)出油量，使油井工作在最佳狀態(tài)，降低故障率的同時(shí)提高工作效率。還可組成壓力、溫度閉環(huán)系統(tǒng)，提高自動(dòng)化程度及實(shí)現(xiàn)最佳控制。

采用變頻調(diào)速后，對(duì)于富油油井，可以增產(chǎn)；對(duì)于貧油油井可以做到連續(xù)生產(chǎn)且減少停井次數(shù)并達(dá)到節(jié)能的目的；對(duì)含砂油井，可以減少卡泵次數(shù)，并可反轉(zhuǎn)排砂，延長(zhǎng)電泵壽命；對(duì)于含氣油井，可提高轉(zhuǎn)速減少油氣分離不佳所致的氣鎖現(xiàn)象出現(xiàn)而增產(chǎn)增效；對(duì)于含蠟油井，可減少結(jié)蠟、結(jié)垢而降低管路堵塞次數(shù)；對(duì)于稠油油井，可低速大功率運(yùn)行，減少停井次數(shù)并獲得可觀的節(jié)能效果。

三、變頻調(diào)速的技術(shù)方案

采用森蘭1140V中壓變頻器。為降低變頻器的輸出諧波，需在變頻器的輸出端加裝輸出電抗器和輸出濾波器或正弦波濾波器。操作方式為手動(dòng)控制，操作人員可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況手動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率來(lái)滿足工藝的需要。

本公司研發(fā)的1140伏三電平變頻器，與二電平相比較，其輸出的電壓波形為梯形脈沖所組成，但其脈沖幅值卻降低一倍，較好地解決了dv/dt高所帶來(lái)的絕緣及諧波等問(wèn)題，使變頻器的輸出波形更接近正弦波，徹底地解決了器件換流對(duì)電機(jī)絕緣造成的沖擊導(dǎo)致的絕流損傷、軸電壓對(duì)電機(jī)軸承的腐蝕以及傳導(dǎo)干擾、輻射干擾等諸多問(wèn)題，降低漏電流及電機(jī)噪音。研發(fā)成功后，潛油電泵變頻調(diào)速全部使用1140伏的三電平變頻器。