概述 變頻調速器的出現(xiàn)為交流調速方式帶來了一場革命。隨著近十幾年變頻技術的不斷完善、發(fā)展。變頻調速性能日趨完美，已被不同學科、不同行業(yè)的工程技術人員廣泛應用于不同領域的交流調速。為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟效益，推動了工業(yè)生產(chǎn)的自動化進程。 變頻調速用于交流異步電機調速，其性能遠遠超過以往任何交、直流調速方式。而且結構簡單，調速范圍寬、調速精度高、安裝調試使用方便、保護功能完善、運行穩(wěn)定可靠、節(jié)能效果顯著，已經(jīng)成為交流電機調速的最新潮流。 通用共用交流母線雙回路方案 由于潛油電泵是在戶外（海上）使用，其工作環(huán)境及其配電設備的工作環(huán)境都比較惡劣；而采油作業(yè)對采油設備的可靠性又要求很高，故在實際使用共用交流母線的變頻系統(tǒng)時應增設工頻備用系統(tǒng)（既變頻—工頻雙回路系統(tǒng)）或在原工頻系統(tǒng)的基礎上加裝變頻系統(tǒng)，這樣工頻系統(tǒng)與變頻系統(tǒng)可互為備用，既便是在變頻系統(tǒng)故障或檢修的狀態(tài)下對采油作業(yè)的影響也不大，從而提高了采油設備（系統(tǒng)）的安全可靠性。 圖1（共用直流母線雙回路系統(tǒng)示意圖） 一、 設備選型： 1、除指定配件外，全選用進口器件 2、每臺油井用一臺變頻器，配上工頻回路，做成一體化變頻柜。 變頻器規(guī)格：輸入電壓為：3AC 1140V+15%，輸出功率55KW。 二、 供電方式： 采用變壓器-整流器的供電方式雙回路接線： 為確保系統(tǒng)的安全可靠，在變頻器、整流器發(fā)生故障或進行檢修時確保其它油井的正常運行生產(chǎn)，本控制系統(tǒng)采用變頻-工頻雙回路接線方式，在保留原工頻系統(tǒng)的基礎上加裝變頻系統(tǒng)，具體作法如圖三所示。 說明： 1、變壓器的容量為所有潛油電泵電機容量之和的1.3倍。 2、共用交流母線電壓為：1140VAC 3、逆變器的容量與磕頭機電機容量相同或稍大。 4、確保工頻與變頻的相序一致。 抽汲參數(shù)優(yōu)化控制及節(jié)電增效原理 由于不同地域，不同油井及井深、油液面、油粘度的不同，要求潛油電泵有不同的合理抽汲參數(shù)。通常，當潛油電泵的參數(shù)一定后，采用改頻率（電機轉速或傳動比）的方法來調節(jié)，這樣不但能省電，達到最佳的經(jīng)濟效益，而且電機能零電流起動，對電機的保護全面。 由于潛油電泵屬變負載類負載，即電機在起動時需較大轉矩，而停止時則負荷很重。電機則處于電（磁）能泄放狀態(tài)，軟停止對防止油下沖有明顯的作用，油泵不會被打壞。 投資與節(jié)能 變頻系統(tǒng)的初次投資容易給投資者一種投資高風險大的感覺，這主要是對變頻節(jié)能效果不很了解或將變頻系統(tǒng)的初次投資與傳統(tǒng)的一些調速方式，如：液力藕合、滑叉電機、變級調速等調速裝置的初次投資在未充分考慮節(jié)能效果及變頻器功能的情況下進行比較，以及對變頻器的質量、穩(wěn)定性、售后服務等還不太了解的感覺；變頻節(jié)能系統(tǒng)（裝置）在各類調速系統(tǒng)中使用時，其節(jié)能效果對于單臺設備可做到15-75%，在未受到其他因素的影響的情況下一般可取上限；節(jié)能效果平均值是由實際應用中得到，權威性數(shù)據(jù)可由市場上公開出售的資料（書）查到；通過這些數(shù)據(jù)再進行一些簡單的投資回收率的計算可知；變頻節(jié)能系統(tǒng)（裝置）的投資回收期一般為4-20個月（這是經(jīng)驗值也是權威數(shù)據(jù)）。 深圳市英威騰電氣有限公司按油田采油廠采油方式的不同需求，同時生產(chǎn)660V至1140V電壓等級的中壓變頻器。單機容量37KW～630KW供用戶選擇，特別適合井深超過1300M以上的深井電潛泵使用。 該產(chǎn)品安裝、使用方便，保護功能完善，尤其是欠電流保護（既輕載自動關機）和過電流保護（因泥砂、石塊阻塞油泵或其它機械故障過載自動關機）功能。避免和減少因空轉和卡泵造成電機損壞，停產(chǎn)檢修的極大損失，受到用戶歡迎。 由于中壓變頻器具有輸出頻率任意可調的特性，用戶可以及時、方便的根據(jù)油井產(chǎn)油量及油液面變化，調節(jié)電潛泵電機轉速，有利于油井穩(wěn)產(chǎn)，節(jié)電率可達30-60%，綜合經(jīng)濟效益高。 變頻節(jié)能系統(tǒng)及生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)在各行業(yè)機電設備和生產(chǎn)線上的應用是社會生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢，它有著早使用、早改造、早受益、快發(fā)展的特點，它將不斷的被推廣應用，并將為企事業(yè)的發(fā)展錦上添花，為全社會的發(fā)展添磚加瓦。 綜合效益 采油井潛油電泵是一種大慣量變化負載，所采用的拖動設備是三相異步電機，普遍存在效率低，不便調速，上下沖程不可調，功率因數(shù)低等弊端。針對以上問題，我公司開發(fā)研制了invt系列產(chǎn)品及共用直流母線技術，采用了先進的控制方式控制潛油電泵運行，達到節(jié)能、增效、增產(chǎn)實現(xiàn)自動化的效果，同時達到了電網(wǎng)優(yōu)化的目的，在國內(nèi)各油田得到廣泛的應用。 節(jié)能增效基本原理 本控制裝置基于變頻調速原理開發(fā)而成。在潛油電泵大慣量變載工作狀態(tài)下，本控制裝置有以下幾個特點可以達到節(jié)能效果。 ·調速節(jié)能 潛油電泵屬次泵類負載，其耗電功率P∝N3，如果調整轉速N滿足最佳沖次及上下沖程速度，省電效果驚人。 ·動態(tài)調功功能 在潛油電泵變載的工作狀態(tài)下，控制裝置以7000次/秒的速度自適應電機的載荷，自動改變加在電機上的端電壓，保證電機在最小電流、最低電壓即最小功率狀態(tài)下運行，達到了節(jié)能效果，即調不調速都節(jié)能。 ·動態(tài)功率因數(shù)補償功能 控制裝置具有功率因數(shù)補償功能，可取代原有的控制柜啟動器、補償器，使系統(tǒng)趨向一體化，保證電機功率因數(shù)COS∮＞0.95以上，從而減小了設備損耗，減小了線損，改造了電網(wǎng)，增加了裝機容量，達到了節(jié)能的目的。 ·軟啟動功能 由于電機全壓啟動時，啟動電流等于3～7倍的額定電流，因此通常在帶載電機啟動時，會對電機和供電電網(wǎng)造成嚴重的沖擊，導致對電網(wǎng)容量要求過高，而且啟動時對設備產(chǎn)生的大電流和震動對設備極為不利；采用本控制裝置的軟啟動功能將會使啟動電流遠遠低于額定電流，實現(xiàn)電機真正意義上的軟啟動，達到了節(jié)能的目的。不但減少了對電網(wǎng)的沖擊，且能延長設備使用壽命及維修周期，減少設備維修費用。 ·本控制裝置可任意分別設定潛油電泵的速度，以適應油井井下原油液面的變化。使?jié)撚碗姳秒S時工作在最佳運行狀態(tài)，達到增產(chǎn)、增效的目的。