中压变频器在潜油电泵井上的应用

一、潜油电泵专用变频器的工作原理

1、变频调速原理
　　
　　变频器可以通过改变潜油电机定子供电频率来改变电机的转速，以实现潜油电机的调速。交流异步电动机的转速公式为：
　　　　　　　　　　　n=60F1（1-S）/P
式中, n-电机转速, F1-定子供电频率，P-极对数,S-转差率.

2、变频器工作原理

　　该设备为交——-直——-交电压源型变频调速系统，即先将交流输入整流为直流,再把直流逆变为所需频率的交流。通过控制程序可以自由改变其输出频率，从而可以平滑地软启动电机、软停车。再加上变频器设有输出滤波器，有较好的输出波形补偿，从而减少了由于输出线较长而造成的传输损耗。

　　逆变部分采用三电平方案，与两电平方案相比，它逆变电压高，用常规电压IGBT器件就能实现千伏以上的逆变，并且波形比两电平好。

　　原理图：

图一、三电平逆变原理图

二、现场应用情况

　　2001年9月10日，我们在梁23-平1井安装试验了一台1140V潜油电泵专用变频器，其主要技术指标如下：

输入：三相、50Hz、线电压1140V+15%～20%
容量：75KW
输出：频率2～50 Hz 连续可调，额定电压1140V
过载能力：150%，1分钟
保护功能：过压、欠压、过流、短路、缺相、温升过高、失速等。
安装方法：与控制屏串联，即控制屏的输出接变频器的输入，变频器的输出接井下机组。

　　安装完毕，频率调至40 Hz试运行1天，日产液量较原来下降10m3.9月11日，将频率调至47 Hz运行，产量恢复到原来状态。目前该变频器运转正常，运行数据见表1：

表 1、梁23-平1井安装变频器前后运行情况统计表

三、效果评价和经济效益

1、效果评价

　　2001年9月28日，纯梁采油厂能源检测站采用DJYC-95型电机经济运行测试仪（电流、电压0.5级，功率1.0级），对梁23-平1井1140V潜油电泵专用变频器的节电效果进行了现场测试，得出结论如下：

A、功率因数得到提高，由0.671提高到0.759。
B、有功功率降低幅度较大，有功节电率达到了22.49%，无功节电率为39.85%，综合节电率为23.04%，节电效果较好。（见表2）

表2、梁23-平1井安装变频器前后测试数据表

2、经济效益：

　　安装变频器后综合节电率为23.04%，年节电15.22万Kwh，基本电费按0.435元/Kwh计算，则每年节约电费6.62万元，不到两年便可收回投资（该变频器价格为12.5万元）。

　　另外，由于变频器实现了电泵的软启停，对延长电泵使用寿命将大有益处，可节约维护资金，提高经济效益。

四、推广应用前景
　　
　　潜油电泵专用变频器针对潜油电泵不能自由调节产量这一弊端，有效地解决了这一科技难题，保证了潜油电泵能够安全可靠地运行，起到了节能增效的效果。但变频调速技术在潜油电泵井上的推广应用仍处于起步阶段。我厂共有电泵井16口。目前，仅在梁23-平1井应用了该技术。若能在所有电泵井上得到推广应用，将会大大提高我厂电泵井的经济效益，因此其推广前景十分广阔。

五、对潜油电泵井应用变频技术的几点认识

1、潜油电泵井应用变频技术能够保证电泵机组工作在最佳工况，可以延长潜油电泵的使用寿命，同时节电效果明显。
2、潜油电泵专用变频器存在一次性投资较大、需进一步降低成本的问题，以利于大面积的推广应用。
3、进一步提高变频器的硬件设计，软件开发水平及相关配件的质量，确保其在 使用过程中稳定可靠。