微能WIN_1.docx

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1、微能WIN微能WIN-9GV在油田潜油电泵上的应用导语：本文仅以WIN-9GV变频器在成功油田的应用为例行讲明，为潜油电泵的变频改造提供最正确推广方案。一、引言随着我国节能减排政策不断施行，节约能源、保护环境的理念已深化人心，机电系统节能还是我国的主要节能工程之一。石油行业拥有诸多抽油设备，机电耗电量占总用电量的40%以上。潜油电泵是机械采油设备家族中重要的一员，在油田得到了广泛应用。传统的潜油电泵采用工频直接运行方式，从节能和工艺上看有着众多问题，对潜油电泵施行变频改造，可以明显的节约能源，并带来众多好处。本文仅以WIN-9GV变频器在成功油田的应用为例行讲明，为潜油电泵的变频改造提供最正确

2、推广方案。二、潜油电泵介绍潜油电泵是井下工作的多级离心泵，同油管一起下入井内，地面电源通过变压器、控制柜和潜油电缆将电能输送给井下潜油电机，使电机带动多级离心泵旋转，将电能转换为机械能，把油井中的井液举升到地面。潜油电泵构造如图1所示。井下局部由潜油电机、保护器、多级离心泵、别离器、电缆构成，地面控制柜提供应井下潜油电机电源，潜油电机为异步电机。潜油电泵具有如下显著特点：排量大、扬程高。地面设备占用面积和空间小，十分适用于海上采油平台。适用于斜井和程度井。操纵简单，治理方便。运行时无噪音，在居住区不影响环境。潜油电泵动力电缆需要从地面连接至井下的潜油电机，电缆长度有的达3千米，基于电缆直径和绝

3、缘的综合考虑，潜油电泵一般采用660V/1140V/2300V的电压等级。图1潜油电泵三、传统潜油电泵存在问题分析传统潜油电泵采用工频直接供电的方式，潜油泵全速运行。这种方式是最粗糙的供电方式，具有如下弊端。1启动冲击大工频直接启动时，冲击电流数倍于电机额定电流，会对电机和供电电网造成严重的冲击，导致对电网容量要求过高，而且启动时产生的大电流，不仅无谓浪费掉大量的电能，而且使电动机绕组绝缘老化，威胁电动机的绝缘，严重时甚至烧毁电动机。2线路损耗大由于长电缆的分布阻抗的影响，导致线路中电压损耗加大。3功率因数低由于异步电动机为感性负载，加之大马拉小车，负载率较低，工频运行的功率因数低。4调速困难

4、在产液量低的油井中，轻易发生空抽现象，有时伴随将泥砂抽出的现象，造成电泵砂卡损坏故障。5系统效率低潜油泵在开场起动时，由于井下情况复杂，要求启动转矩很高，所以设计时选型一般偏大。在油田现场，大马拉小车现象是比拟常见的，加之潜油泵一直处于工频恒速运行，泵效低。在我国，潜油泵的系统效率普遍在30%以下。6电能浪费严重由于工频运行的潜油泵不能根据产液情况调整离心泵转速，实际上，在产液量低的油井工频运行并不能加大采液量，而电机的能耗仍然很大，泵效很低。在保证产液量不变的情况下降低泵速，节约的电能将会是可观的。四、WIN-9GV在成功油田的变频改造成功油田是我国第二大油田，是一个地质条件复杂、含油层系多

5、、储层种类多、物性变化大、油藏类型多的复式含油盆地。潜油电泵的挂泵深度一般在地平面以下10003000米处，井下的高温顺强腐蚀使潜油泵的工作环境极度恶劣。本文仅以某采油厂一井场为例进展讲明。现场油井泵挂深度约1800m，潜油电机电压等级1080V，功率42KW。根据现场情况，配置WIN-9GV-055T11变频器，变频器主接线原理示意如图2。图2变频器主回路接线原理示意图由于电压型变频器的输出电压为PWM波，假设电机电缆过长，电缆间及电缆与地之间的分布电容参数将影响明显。高频电压谐波和长电缆的分布电容会导致电缆中的容型无功电流的大幅增加，容型无功电流在传输电缆的分布阻抗上会产生电压升，当电机轻

6、载满速运行时，电机的端电压将超过额定电压，威胁电机的绝缘。故当电机电缆过长时，必须增加线路电抗以抵消分布电容产生的容型电流，假设电缆非常长，除了增加线路电抗外，还必须对PWM电压进展滤波。由于现场油井泵挂深度约为1800m，变频器与电机间隔非常远，配置了正弦波滤波器。变频器主要参数设置如表2所示。表2变频器主要参数设置在潜油电泵实际使用经过中，对本井进展跟踪观察，节能效果明显，根据井况调节潜油泵转速，节电率高达30%以上。另外，无论重载或者轻载，系统的功率因数均较高，尤其在小负载状态，无功功率大大减小，进步了功率因数，进步电网供电才能，具有明显的节电效果。五、WIN-9GV的技术特点WIN-9

7、GV系列变频器是微能公司自主研发消费的高性能变频器，具有如下特点：电路构造简单，器件数目少，整机可靠性高。无需功率器件串联就可获得较高的电压输出。逆变局部采用中性点箝位三电平PWM型式。输出电压更接近正弦波，电压中高次谐波含量低。dv/dt小，对电机绝缘性能无特殊要求。负载适应才能强，开环低速高转矩输出，速度控制范围可达100:1。滑差补偿功能可使电机稳定运行。内置自动转矩补偿功能，可或者超强启动转矩。WIN-9GV变频器最突出的优点是采用了中性点箝位三电平PWM形式，其逆变电路构造如图3所示。图3三电平逆变电路构造采用中性点箝位三电平PWM形式具有如下优点：任何时刻处于关断状态的开关器件承受

8、的压降减小，更合适大容量高电压的场合。可产生多层阶梯形输出电压，对阶梯波再作调制可以得到很好近似的正弦波，理论上进步电平数可接近标准正弦波形、谐波含量很小。电磁干扰(EMI)问题大大减轻，由于开关元件一次动作的dvdt通常只有传统双电平的一半。效率高。消除同样谐波，两电平PWM控制法开关频率高、损耗大，而三电平逆变器可用较低频率进展开关动作，损耗小、效率进步。主要高次谐波远高于开关频率。六、完毕语WIN-9GV变频器在成功油田的成功应用，单井节电率达30%以上，不仅如此，还降低了潜油泵的启动冲击、改善了电网的功率因数、延长了油井设备的使用寿命等等。随着油田节能改造的推进，WIN-9GV系列变频器在潜油泵上的应用必将越来越广泛。