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变频调速技术在油田潜油电泵中的应用
发表时间:2015-11-27 10:51来源:《装备制造》 字体:[][][] [打印] [关闭]

    变频调速技术在油田潜油电泵中的应用

    中石油中亚天然气管道有限公司 赵矛

    油田潜油电泵采油技术属于二次采油技术,在油田开发中后期的高含水油井中应用,可以充分发挥其排液量大、效率高、施工操作简单等优点,促使采油量增多。在我国对于油田潜油电泵的应用,主要为额定电压在660~2000V之间电动机的潜油电泵,其虽然具有多种优点,但在实际应用中容易受到多种因素的影响,引发各种故障,降低其应用性。对此,应当采用变频调速技术来加以优化,提高油田潜油电泵的应用性。

    变频调速技术分析

    变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系,即(n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数),通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。由此可以充分说明,变频调速技术具有多种特点。具体表现为:

    其一,稳定性高。因为变频调速技术作用的发挥需要依靠电机转速、工作电源输入频率,在变频调速技术具体应用的过程中,电机转速和电源输入频率是基本不变的。因此,变频调速技术的稳定性较高。

    其二,变频调速性能强。变频调速的另一个特点是变频调速性能强。基于电机转速与工作电源输入频率成正比关系的变频调速技术,在应用的过程中,会受转速、输入频率、电机转差率等因素的影响,使变频调速性能增强。

    变频调速技术的具体应用

    综合以上对变频调速技术的说明,将其应用到油田潜油电泵中,可以大大提高油田潜油电泵的应用性。

    油田潜油电泵是油井井下工作的多级离心泵,是一种新型的机械采油设备。将油田潜油电泵在油田开采中后期应用的过程中,需要在井下深处进行油田开采。此种情况下,油田潜油电泵的电压过高或过低均会影响油田开采效果。对此,采用变频调速技术来调整和优化潜油电泵的配电控制箱的变压器,也就是利用变频调速技术构建三电平变频调速控制系统,对变压器的运用应进行有效控制,促使其根据实际情况,合理运用,保证潜油电泵电动机转动适中,提高潜油电泵的应用效果。三电平变频调控系统的构建,主要是由控制监测、频率生成、电压波形数据存储和变换输出四部分组成。

    (1)控制监测部分,是由核心单片机组成的,是对潜油电泵井下具体工作应用情况方方面面进行的监控测量,用于监控掌握并了解潜油电泵具体应用的情况。

    (2)频率生成,则是由定时器、计数器、锁相环节组成的,主要是基于电动机转动需求,从工作电源生成相应的输入频率。

    (3)电压波形数据存储是由随机存储器、数据分配环节等组成,主要是根据系统实际运行情况,计算最优频率和电压参数,通过数据分配环节,逐个输送数据,以便整个系统可以协调运行,达到控制输出电平的目的。

    (4)变换输出。变换输出则是对工作电源的输入变频进行变换处理,形成输出变频进行输出,促使潜油电泵的变频器合理发挥作用,调控电动机,使潜油电泵有效应用,充分发挥作用。

    由此可以充分说明,在油田潜油电泵中科学合理的运用变频调速技术,可以是潜油泵输出频率上升的幅度受变频器控制,使得电动机能够稳定的进行旋转切割磁场,将电流控制在安全范围内,使潜油电泵切实有效的应用,解决以往潜油电泵存在的电动机启动时容易产生较大冲击电流,导致系统内反压过高,造成潜油电缆故障;解决电动机运行难以被控制,脱离安全范围,使潜油电泵采油速度难以控制,降低采油质量。

    综合以上对变频调速技术在油田潜油电泵中应用的分析,可以充分说明此项技术的应用弥补了油田潜油电泵存在的诸多问题,使油田潜油电泵应用水平得以提高。综合来看变频调控技术在油田潜油电泵中所表现的特点为:

    1 使变频器具备软启动功能

    在潜油电泵电动机启动时,变频器的软启动功能将发挥作用,对电动机电流进行有效的控制,使其在额定电流150%之内,如此可以有效消除电动机启动产生较大冲击电流的情况,那么系统内反压就不会升高,破坏潜油电缆的绝缘性。

    2 提高潜油电泵的节能效果

    因为三电平变频调控系统可以对潜油电泵中的变压器予以控制,使其可以对电动机的转动予以控制,同时对输出频率进行调节,如此可以避免电动机运行难以被控制的情况发生,也就大大降低了无功功率,有效节约能源。

    3 对油压可以有效的控制

    三电平变频调控系统的应用,还可以对潜油电泵的油压予以合理的调节,避免潜油电泵长期在高压下作业,使其内部磨损严重,降低其使用寿命。

    4 减少电动机发热及运动部件的磨损程度

    潜油电泵通过采用中压变频调速控制技术,使潜油电泵得到合理的调节,提供其作业的有效性,如此可以减少电动机发热及运动部件的磨损程度,使潜油电泵的使用寿命增长,降低其维修费用。

    综上,潜油电泵作为油田开采的重要作业设备之一,其在具体应用的过程中,容易受到诸多因素的影响,不仅使其应用效果降低,还会降低其使用寿命。对此,应当在油田潜油电泵中科学、合理的运用变频调速技术,构建三电平变频调控系统对油田潜油电泵运行中的输出频率、电动机启动、电动机运行等方面加以控制,可以大大提高潜油电泵的应用性,为使潜油电泵长期有效运作创造条件。所以,将变频调速技术有效的应用于油田潜油电泵中是非常有意义的。作者单位:赵矛 中石油中亚天然气管道有限公司  

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责任编辑: 赵丹