變頻調速技術(shù)在油田上的應用

2.4 變頻調速系統的控制方式

控制系統對潛油電機進(jìn)行速度控制的流程如圖2 所示，此閉環(huán)反饋控制系統主要由PLC，PID控制調節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(jìn)行整體控制;PID 調節器根據設定值和反饋值自動(dòng)調整變頻器的頻率，控制變頻器對潛油泵進(jìn)行速度調節，精確調整潛油泵的流量，提高了潛油電機的運行效率。

2.5 變頻調速系統的電路原理

變頻的總體方案為交-直-交其結構圖如圖3所示，三相高壓工頻交流電經(jīng)高壓開(kāi)關(guān)進(jìn)入高壓整流橋整流，將交流變?yōu)橹绷鞑⒔?jīng)過(guò)直流環(huán)節對電容器充電。直流電經(jīng)逆變橋逆變，將直流電變?yōu)殡妷?、頻率可調的交流電，經(jīng)濾波電抗器輸出至電動(dòng)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構，具有獨特的中點(diǎn)電位自動(dòng)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)控制系統單元由CPU 板、I/O 板、驅動(dòng)板、接口板、操作鍵盤(pán)組成，控制各單元的協(xié)調運行，采集、顯示運行狀態(tài)和數據，設定、顯示系統的運行參數;

6)旁路開(kāi)關(guān)單元裝置設有工頻、變頻切換，需要工頻運行時(shí)，可以通過(guò)旁路開(kāi)關(guān)實(shí)現;

7)正弦濾波器單元采用LC 濾波，經(jīng)過(guò)長(cháng)期的實(shí)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能效果對比測試數據如表2 所列。

4 結語(yǔ)

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