b-b-电机拖动系统中变频器调速原理与运行剖析

一、引言我国的油田绝大局部为低能、低产油田，不像国外的油田有很强的自喷才干，大局部油要靠注水来压油入井，靠抽油机(磕头机)把油从地层中优化过去。在我国，以水换油、以电换油是目前油田的事实，耗电费用在我国的石油开采老本中占了相当大的比例。所以，为进一步提高抽油机采油系统效率，浪费动力，降低开采老本，研制开发数字化抽油机就显得尤为关键。游梁式抽油机作为油田开发的关键设施，往往在现场运行中，还存在抽油机运转 参数 与油井参数相差较大，抽油机的平衡形态和上班冲次与油井参数不婚配，以至抽油机的上班形态不良、系统效率低上等弊端。数字化抽油机的研制开发可以依据油井负荷大小使抽油机到达最佳的平衡形态，依据油井的产液量使抽油机上班在正当的冲次，并依据油井工况对抽油机启动有效的包全；从而最大限制的使抽油机的运转参数与油井参数相分歧，施展抽油机的上班才干，到达低碳开发和节能开采的目的。数字化抽油机除了具有井口数据采集、传输和远程启停外，还需成功抽油机的智能调参目的，成功真正意义的数字化治理和 智能 控制。二、油梁抽油机上班特点游梁式抽油机关键是由四大局部组成的：(1)游梁局部：驴头、游梁、横梁、尾梁、连杆、平衡块(复合平衡抽油机)(2)支架局部：中央轴承座、上班梯、护圈、操作台、支架。(3)减速器局部：底座、减速器筒座、减速器、曲柄、配重块、刹车等部件。(4)配电局部： 电机 座、电机、配电箱等

游梁式抽油机静止为重复地高低优化，一个冲程优化一次性，其动力来自于电动机带动的两个重量相当大的平衡块，当平衡块优化时，将采油机杆送入井中，平衡块降低时，采油杆提出带油至井口。由于电机转速必定，在滑块降低环节中，负荷减轻，电机拖动发生的能量无法被负载吸引，造成电机进入再生发电形态，将多余的能量反应到电网，惹起主回路母线电压的升高，势必会对整个电网发生冲击，造成电网 供电 品质降低， 功率因数 降低，频繁的 低压 冲击会损坏电机，缩短电机寿命、保养量放大。另一方面游梁式抽油机为了克制大的起动转矩，驳回的电动机远远大于实践所需功率，上班时电动机的应用率普通在20%~30%之间，最高不会超越50%，电动机经常处于轻载形态，形成了电动机资源的糜费。并且抽油机的上班状况是延续变动的，这些都取决于地底下的形态，若一直处于工频运转，势必也会形成电能的糜费。为了节能，提高电动机的上班效率，需启动变频变革。三、抽油机变频调速特点3.1 变频器 调速原理为了处置上述疑问，可将变频技术引入到游梁式抽油机控制中去。依据电机实践可知，其转速公式为：n=60f（1-s）/P其中：P为电动机的极对数，s为转差率，f为供电 电源 频率，n为电动机的实践转速。从式可以看出，电机转速与频率近似成正比，扭转频率即可以平滑地调理电机转速，从而可以延续地扭转提油机的抽油速度。依据电动机上班 电流 的大小确定电动机的上班频率，这样可以依据井况的变动，繁难的调理抽油机的冲程，到达节能和提高电网功率因数的目的。同时变频调速用具有低速软启动，转速可以平滑地大范畴调理，对电动机包全配置完全，如短路、过载、过压、欠压及失速等，可有效地包全电机及 机械 设施，保障设施在安保的电压下上班，具有运转颠簸、牢靠，提高功率因数等诸多好处，是采油设施变革的理想打算。抽油机节能目前来说比拟成熟的打算就是驳回变频器对其电机拖动系统启动变革，抽油机用变频器拖动有如下三个好处：（1）大大提高了功率因数（可由原来的0.25～0.5提高到0.9以上），大大减小了供电电流，从而减轻了电网及变压器的累赘，降低了线损。以提高电网品质，减小对电网影响为指标的变频变革。这关键集中在供电企业对电网品质要求较高的场所，为了防止电网品质的降低，需引入变频控制，其关键目的就是减小抽油机上班环节对电网的影响。（2）可依据油井的实践供液才干，灵活调整抽取速度，一方面到达节能目的，同时还可以参与原油产量。（3）成功了的软起动，对电动机、 变速箱 、抽油机都防止了过大的机械冲击，延伸了设施的经常使用寿命，提高了消费效率。3.2英威腾Goodrive200A变频器性能引见Goodrive200A变频器是我司开发的新一代开环矢量型变频器，可用来控制异步交换感应电机。 产品 驳回国内上游的无速度 传感器 矢量控制技术，运用 控制系统 ，并且强化产品的牢靠性和环境的顺应性以及客户化的设计，配置更优化，运行更灵敏，性能更稳固。Goodrive200A开环矢量型变频用具有优秀的空间电压控制性能，能满足不同客户多种运行需求。同时，Goodrive200A开环矢量型变频用具有超出同类产品的防跳闸性能和顺应顽劣电网、温度、湿度和粉尘才干，极大提高产品牢靠性。Goodrive200A开环矢量型变频器驳回模块化设计，在满足客户通用需求的前提下，经过裁减设计可以灵敏地满足客户共性化需求。弱小的速度控制、繁难、灵敏的输入输入 端子 、脉冲频率给定、摆频控制等，满足各种复杂传动的要求，同时为设施制作业客户提供高集成度的一体化处置打算，对降低系统老本，提高系统牢靠性具有极大价值。Goodrive200A开环矢量型变频器经过 电磁兼容 性全体设计，满足用户对运行场所的低噪音、低电磁搅扰的环保要求。四、油梁式抽油机的变频拖动及系统运行打算在游梁式抽油机变频拖动的实践运行环节中出现了许多疑问，这些疑问关键集中在游梁式抽油机的发电形态发生的能量的处置上。4.1驳回普通变频器加能耗制动单元这种模式可比拟繁难的成功，然而以多耗电能为代价，这关键是由于发电能量不能回馈电网形成的。在未驳回变频器时，电动机处于电动形态时，电动机从电网排汇电能（电表正转）；电动机处于发电形态时，电动机监禁能量（电表反转），电能间接回馈电网的，并没有在本地设施上消耗掉。综合体现为抽油机的供电系统的功率因数较低，对电网品质影响较大。然而在经常使用普通变频器时，状况出现了变动。普通变频器的输入是 二极管 整流，能量无法反方向流动。上述这局部电能没有流回电网的通路，必定用 电阻 来就地消耗，这就是必定经常使用能耗制动单元的要素。4.2变频器加回馈单元控制为了回馈再生能量，提高效率，可以驳回能量回馈装置，将再生能量回馈电网，当然这样一来，系统就更复杂，投资也就更高了。所谓能量回馈装置，其实就是一台有源 逆变器 。按驳回的功率开关器件的不同又可以分为 晶闸管 （SCR）有源逆变器及绝缘栅双极型 晶体管 （）逆变器两种，它们的独特特点是可以将变频器直流回路的电压反应到电网，如图1所示。加装能量回馈单元的变频器实用于交换50Hz，额外电压380V的异步电动机，成功软起动、软停车和调速运转环节控制。具有起动电流小、速度颠簸、性能牢靠、对电网冲击小等好处，可成功高低速度恣意调理和闭环控制运转；用户可依据油井的液位、压力确定抽油机的冲机、速度和产液量，降耗节能，提高泵效；使设施缩小磨损，延伸经常使用寿命，高效节能低老本，实如今最小节能形态下的智能化运转。

变频器加回馈单元接线图五、客户收益经过油田现场测试的抽油机的示功图标明由Goodrive200A变频器组成数字化抽油机运转良好，抽油机上班在最佳的形态。驳回英威腾Goodrive200A变频器作为控制的处置打算在数字化抽油机运行中有如下好处：（1）变频处置打算，可以依据现场油井负荷大小使抽油机到达最佳的平衡形态，依据油井的产液量使抽油机上班在正当的冲次，并依据油井工况对抽油机启动有效的包全；从而最大限制的使抽油机的运转参数与油井参数相分歧，施展抽油机的上班才干，成功低碳开发和节能开采。（2）变频器内置的通信配置，提供通信 接口 ，使之与RTU控制模块的通信衔接愈加简便。（3）模块化设计，系统的保养愈加繁难。（4）变频用具有短路、过载、过压、缺相、失速等多种包全和缺点输入配置，能有效保障系统安保高效的运转。（5）可以经过站控平台有效成功变频器的参数调整及治理要求，成功真正意义上的井场无人值守。胜利油田某采油厂2012年经常使用能量回馈式电磁调速电动机135台。经测试其平均吨液有功节电率为32％，平均吨液无功节电率为43％，功率因数平均提高0.21，综合节电率为35％。构成年节电才干456万千瓦时，年节电效益320万元。下图为现场抽油机变频器系统图片。六、完结语数字化抽油机除了具有井口数据采集、传输和远程启停外，还成功了抽油机的智能调参，最大限制地降低一线员工的休息强度和缩小一线员工的用工总量，使井场设施到达无人值守。英威腾Goodrive200A变频器作为数字化抽油机的动力驱动设施，以其高效、低噪声、大启动转矩、高牢靠性、良好的调速性能、免保养等优越性在数字化抽油机中有着良好的运行，经实践运转证实：此控制系统稳固、进一步提高抽油机采油系统效率，浪费动力，降低开采老本，成功油田经济有效开发，成功真正意义上的数字化治理和智能控制。编辑：黄飞(责任编辑：admin)