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变频器在游梁式抽油机控制中的应用

目前,对游梁式抽油机的交流变频调速技术改造主要有以下两个方面的优点:
(1)提高电网质量,减小对电网影响。这主要集中在供电企业对电网质量要求较高的场合,为避免电网质量的下降,需引入变频控制,其主要目的就是减小抽油机工作过程对电网的影响。
(2)节能。一方面,油田抽油机为克服大的起动转矩,采用的电动机远远大于实际所需功率,工作时电动机利用率一般为20%~30%,最高不会超过50%,电动机常处于轻载状态,造成资源浪费。另一方面,抽油机工作情况的连续变化,取决于地下的状态,若始终处于工频运行,也会造成电能浪费。为了节能,提高电动机工作效率,需进行变频改造。
节能改造的实施方案
(一)、简单降速方式:直接加装变频器并将电动机运行频率降下来,降低电机转速,增加每个冲程的时间,达到节能效果。实际应用中能达到15%-30%的节电效果。
(二)、变化冲程方式:经过实测井况和油水比例,根据游梁式抽油机的运行特性,对每个冲程中下降和提升设置不同的频率,随时调整电动机的转速,抽油杆慢速下降快速提升,不仅达到节电效果,而且能够有效地调整油水比例,提高产量。实际应用中对近40台改造后的游梁式抽油机现场实测,较工频运行时平均节电38%,如果再计算产油量的提高,综合效益非常可观。
 在实际应用过程中出现了许多问题,主要集中在游梁式抽油机发电状态产生能量的处理上。对于上述第一种情况,采用变频器加能耗制动单元可较方便实现,这是以多耗电能为代价的,主要因为发电能量不能回馈电网造成。在未采用变频器时,电动机处于电动状态时,从电网吸收电能;电动机处于发电状态时,释放能量,电能直接回馈电网的,并未在本地设备上耗费掉。综合表现为抽油机供电系统的功率因数较低,对电网质量影响较大。但在使用普通变频器时,情况发生了变化。普通变频器输入是二极管整流,能量不可反方向流动。上述这部分电能没有流回电网的通路,须用电阻就地消耗,这是必须使用能耗制动单元的原因。
使用环境对变频调速系统的影响不容忽视,变频调速系统安装位置大多数是野外的抽油机附近,降雨、结露、潮湿、冰冻、灰尘、昆虫、小动物都会对变频器造成严重损害,同时还要防盗。这些情况要在安装之初就充分解决,目前大多数现场采用的办法是双层、防水防尘配电柜来解决上述问题。这样基本上能解决野外作业的环境影响,但是同时造成散热不良的问题,为保证正常工作,需要在变频器容量的选择上充分考虑。
电网质量对变频器的影响也很大,游梁式抽油机的供电线路较远,电网容易产生波动,很多对电网稳定要求高的变频器会经常出现过电压或者欠电压保护,因为变频器具备适应电网波动较大场合使用的特性,所以应用变频器以来,虽然电网有较大波动(310V――430V)之间,一直能够正常运行。