變頻調(diào)速技術(shù)在油田上的應用

2.4 變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方式

控制系統(tǒng)對潛油電機進行速度控制的流程如圖2 所示，此閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)主要由PLC，PID控制調(diào)節(jié)器和傳感器等部分組成。其中PLC控制潛油電機的運行狀態(tài)和觸摸屏顯示的人機界面，對潛油泵的流量進行整體控制;PID 調(diào)節(jié)器根據(jù)設(shè)定值和反饋值自動調(diào)整變頻器的頻率，控制變頻器對潛油泵進行速度調(diào)節(jié)，精確調(diào)整潛油泵的流量，提高了潛油電機的運行效率。

2.5 變頻調(diào)速系統(tǒng)的電路原理

變頻的總體方案為交-直-交其結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，三相高壓工頻交流電經(jīng)高壓開關(guān)進入高壓整流橋整流，將交流變?yōu)橹绷鞑⒔?jīng)過直流環(huán)節(jié)對電容器充電。直流電經(jīng)逆變橋逆變，將直流電變?yōu)殡妷骸㈩l率可調(diào)的交流電，經(jīng)濾波電抗器輸出至電動機。

1)整流單元由高壓二極管組成的三相全橋整流單元，將三相交流電變?yōu)橹绷麟?

2)直流環(huán)節(jié)單元由充電電阻、真空接觸器、兩組電容量相等的電容器組成;

3)逆變橋單元由IGBT組成的三相逆變橋三電平結(jié)構(gòu)，具有獨特的中點電位自動箝位功能，功率器件承受較低電壓，安全可靠，逆變器輸出電壓上升率(dv/dt)小，將直流電逆變?yōu)轭l率、電壓可調(diào)的三相交流電;

4)輸出單元由濾波電抗器、電容器(作為可選件)組成，將逆變橋單元輸出的三相交流電濾波后供給電機;

5)控制系統(tǒng)單元由CPU 板、I/O 板、驅(qū)動板、接口板、操作鍵盤組成，控制各單元的協(xié)調(diào)運行，采集、顯示運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，設(shè)定、顯示系統(tǒng)的運行參數(shù);

6)旁路開關(guān)單元裝置設(shè)有工頻、變頻切換，需要工頻運行時，可以通過旁路開關(guān)實現(xiàn);

7)正弦濾波器單元采用LC 濾波，經(jīng)過長期的實際經(jīng)驗，通常深度在2 000 m 左右的油井選用2 mH 電抗器，PWM 載波頻率1 kHz，輸出電壓諧波含19%，額定工作最高頻率60 Hz。

3 應用效果

小13-19 井安裝HYVERT-MV 型中壓變頻裝置前后節(jié)能效果對比測試數(shù)據(jù)如表2 所列。

4 結(jié)語

采用中壓變頻器組成的變頻調(diào)系統(tǒng)，滿足了潛油電泵在不同井況下的運行要求，實現(xiàn)了機組的軟啟軟停，有效地避免或降低了對電機、潛油泵的沖擊損壞，實現(xiàn)了在電網(wǎng)電壓一定的情況下，輸出電壓在一定范圍內(nèi)可調(diào)，有效地降低了運行能耗，提高了生產(chǎn)效率，延長了油田采油設(shè)備的使用壽命，減少了運行和維修費用，值得在油田推廣。