潜油电泵井应用中压变频器节能效果分析

潜油电泵井应用中压变频器节能效果分析

杨少波

杨少波

（中海石油（中国）有限公司天津分公司天津300480）

摘要：潜油电泵是油田开采过程中，常用的排水采气的设备，它将气井中的凝析液和地层中的积液排出地面，并将气层中生产压差维持在一定水平，由于井下作业环境十分复杂，受到地层压力、高温影响，潜油电泵会产生大量的冲击电流，损坏潜油电泵的电缆和机组，从而影响潜油电泵运行效率，增加设备损耗，影响到设备的使用寿命。将变频器应用到潜油电泵中，可以根据根据地层实际情况调整电泵的参数，从而提高设备的运行效率。

关键词：潜油电泵；中亚变频器；节能效果

引言：

潜油电泵的工频启动时，设备运行负荷常大，需要耗费大量的电能。油井的供液能力达不到机组运行公路，所以存在大马拉小马的现象，电泵运行功率达不到设计的80%。由于设备的装机功率损耗非常大，电泵依然按照原有的速度在运行，但是达不到设备排气和供液的要求，所以导致设备的无功损耗非常严重，从而降低了潜油电泵的使用寿命。为了积极响应国家节能减排的政策，需要对潜油电泵进行节能改造。将变频器安装在潜油电泵上可以按照生产要求设置电泵的工作频率，提高设备生产效率。

1.变频器概述

1.1变频器的构成

变频器是将微电子技术和变频技术结合，改变电机工作频率达到控制交流电动机的电力设备。变频器主要是由整流、滤波、逆变器、控制器、驱动单元、检测单元微处理单元等构成。整流单元将固定的交流电转变为直流电，满足变频器运行要求；逆变器由大功率开关晶体管阵列构成的电子开关，它可以直接将直流电转化为不同频率、宽度和幅度的方波。控制器按照电机的运行要求，控制输出的方波和频率，叠加为近似正弦波的交流电，驱动交流电动机运行；驱动单元主要驱动电机的运行；微处理单元主要是处理变频器内部的数据信息。变频器内部的IGBT元件可以调节输出电源和电压，并根据电机的实际要求控制电源电压，从而达到调速节能目的。变频器在运行过程中，还可以对电机运行过程产生的过电流和过电压进行处理，从而达到保护电机的目的。

1.2中压变频器的种类

由于变频器具有调速范围宽、调速精度高、响应快、操作方便等优点，因此广泛应用在工业领域，极大地提高了生产效率。随着变频器的发展，中压变频器快速发展。目前国际市场上中压变频器主要由德国西门子公司出产的中低压变频器、美国A-B公司出产的中压变频器、日本三棱电机。西门子公司出品的SIMOVERTMV中压变频器，采用高压IGBT开关，不需要缓冲电路，从而实现对电机的控制。A-B公司推出PowerFlex7000中压变频器采用SGCT对称门极换流晶闸观、PWM技术、适量控制技术，制动性能好、加减速度响应快等特点。近年，我国国内变频器制造技术也在不断提高，电子研究所研制出来的森兰大功率四象限变频器采用IGBTPWM整流寄宿，并优化控制算法，让电机的功率因素达到1.0，从而减少对电网谐波污染，达到节能环保的目的。在运行过程中可以将再生能量反馈电网，从而实现流量的双向互动，让减速效果更加平稳，再生能量不再以热能的形式消耗。

2.潜油电泵井应用中压变频器节能效果

2.1项目概况

某炼油厂一共有63台潜油电泵，潜油电泵油井的数量占整个油井数量的3%，但是耗电量占整个油井总数的10%，平均单井年耗电量达到了32.94X104kWh。这主要是由于潜油电泵的装机功率能耗大，电泵排量超过油井实际供液能力，但是电泵还是按照设定程序的转速、排量运行，但是却达不到实际匹配的排气和抽液能力，因此造成巨大的能源损耗。为了解决这个问题，对潜油电泵设备安装中压变频器。

2.2节能测试

该油田2015年1月油田开始使用在1#、2#、3#潜油电泵安装变频器，通过对现场安装了变频器的潜油电泵进行测试，发现3台潜油电泵安装中压变频器以后，平均有功节电率为5.38%，无功节电率为44.53%，综合节电率达到了7.03%，功率因素平均提高了0.195，1#潜油电泵的功率降低了1.41KW，2#潜油电泵的输入功率降低了1.49KW。3#潜油电泵输入功率降低了1.49KW。变频器安装前，1#、2#、3#潜油电泵的年总用电量总计为46.79X104kWh（按照330计算）安装以后的1#、2#、3#潜油电泵年用电量为4.31X104kWh（按照330计算），每年可以节约用电量3.48X104kWh，按照电价0.98元/Kw计算，3口电泵每年可以节约电费31320元，节能效果非常明显。

结束语：

综上所述，潜油电泵安装中压变频器，可以改变电泵的运行参数，降低电机的功率因数，减少中压变频器的空间，加快潜油电泵的响应速度，让机组保持良好的运行状态，达到节能降耗的目的，从而提高油泵电缆和机组的使用寿命，降低油田企业的生产成本，并提高企业的经济效益。

参考文献：

[1]李卓.潜油电泵井应用中压变频器节能效果分析[J].石油石化节能，2016，6（5）：17-20.

[2]李卓.潜油电泵井应用中压变频器节能效果分析[J].石油石化节能，2016，（5）.

[3]赵军伟，王亚坤，石海亮.潜油电泵排水采气PID控制技术的研究[J].石油石化节能，2017，7（3）：1-3.