变频器技术在石油钻采中的应用

王 辉 刘 健 潘 登 孙春梅

（天津石油职业技术学院，天津 300280）

随着科学的不断发展，变频技术的使用也越来越广泛，不管是工业设备上还是家用电器上都会使用到变频器。变频器的合理使用可以改善生活，做到高效节能，通过对变频器的使用提高工作效率。

一、变频技术

由于我国的电力资源大部分都消耗在了一些大功率的设备上，这造成了资源的浪费，如果把变频技术运用到其中，通过电机转速对其进行控制就可以达到节电的目的。这样可以获得长远的经济效率，对于社会效益也有突出的贡献。

变频技术作为一种节能技术，主要是通过改变电源频率的电器设备从而达到节能的目的，它的适用性很广，系统安全可靠而且可以延长设备的使用寿命，它这种优良的特性成为了现代电力传动技术的一个主要发展的方向。电动机个机器的核心部分，它的运转速度需要根据机器所负荷大小来调整运转频率，而变频器就是充当调整其频率的作为，变频器的使用不仅可以节能还可以延长机器的使用寿命，一举两得。变频调速和其他调速相比较，最突出的特点就是它是目前可以达到的最好、最成熟的一项节能技术。

二、变频技术在石油钻采中的应用

2.1 生活区自动恒压供水系统

由于钻井队中不仅是钻井系统的能源消耗大，钻井队人员的日常生活也会消耗到很多的能源，如果不对这些方面做到及时的改进会造成能源的大量流失。利用变频技术对钻井队中生活区使用的“生活区自动恒压供水系统”，通过变频器来控制水泵，给生活区提供一个恒压水源。在供水系统中，恒压供水是使出口压力保持不变，通过变频供水达到节能降耗的要求。

2.1.1 变频恒压供水的优点：

①自动维持恒定压力，不会因为水量的变化而造成管道破裂，供水质量好。

②减少了电机水泵的启动冲击，增加了水泵的使用寿命。

③系统根据用户的用水量的检测从而达到控制马达转速的效果，避免了人力的浪费。

④变频恒压供水的系统稳定可靠，可以自动调节，避免了很多的麻烦，节省能源。

2.1.2 改造方案

变频供水有两种基本运行方式，变频泵固定方式和变频泵循环方式。变频泵固定是把变频器固定在一个泵上，如果泵的需要改变则通过变频器把信号传输给其他泵相应的指令。这种方案在切换的过程中不会出现失压现象，即使变频器出现故障也不会导致供水的中断，但是投资相对较大。变频器和水泵相连，在各个水泵之间进行变频循环，但是在切换的过程中有一定的延迟，会有短时失压现象。

而现在我们综合这两种技术的特点研究讨论出一种新的改造方案。是使用多台变频泵同时运行，但在刚开始的时候只启用一台变频泵，随着管道压力和水流能量的改变逐渐增加变频泵的数量，通过数据的计算达到省泵和省电的目的。这种方案的系统稳定，不出出现失压现象的发生，也不会造成水泵的频繁切换。

2.1.3 变频器的防干扰问题

在变频器的工作中会出现一些干扰信号，很可能会影响到变频器的正常工作，因此必须采取相应的措施来防止信号干扰。例如分离强电和弱电；离控制回路的信号线和动力线；频器的控制柜外壳必须接地，远离大容量变压器；在变频器的主电路中加入电抗器，避免无线电信号的干扰。

2.1.4 预期的改造效果

①通过对水压和水流量这两个变量的计算，达到恒压这一定量，使管道内的压力一定，保护管道，这样的变频技术系统稳定可以达到节能的目的。

②使各台水泵的运行时间保持了基本的一直，提高了设备的利用率，避免了失压现象的产生，延长了水泵的使用寿命。

③系统具有完善的电气安全保护措施，可以及时的提供水泵的变化数据，有利于水泵的维护和维修。

④消除了无线电信号的干扰，得到的数据相对准确，可以对水泵进行及时的控制和处理。

2.2 钻井使用的绞车、转盘等的变频控制

由于钻井绞车在下钻具和下管套时，套管钻具和井壁的摩擦力不一样，起重重量变化很大，但为了保证提升速度保持一定，导致钻具和套管在不同时候造成的能量消耗不一致，造成了能量的浪费。同时，频繁的高压对于电机的使用也是不好的，不能让电机起到保护功能，容易造成电机的损坏。因此变频技术的应用还是相当重要的一门技术。

钻井绞车的改造原则：

2.2.1 提高井场电网质量，减少绞车运行对井场电网的影响，避免电网质量的下降。

2.2.2 达到资源的充分利用，在绞车的运行过程中不会造成电动机资源的浪费，实现变频节能的效果。

2.2.3 使钻井绞车能适应起重量的变化，具有足够的起升档数，准确地调节钻压，均匀地送钻具，在下钻过程中能随意控制下放速度。

对于这三条改造的原则是都要遵循的，在实际的运用过程中，如果仅仅只对一项原则进行改造会起不到改造想要达成的效果。

结语

变频技术作为现代的一项节能降耗的重要技术手段在很多领域都得到应用，例如空调、水泵等各种系统，只要有电机的存在就可以增加变频技术，达到节能的效果。而石油行业是一项消耗能源很严重的行业，这个行业的产值也是相对较高的，怎样才能在最短的时间内做到节能降耗的效果呢，就是要把变频技术运用其中，利用高科技提高我们的生活质量和生活环境。变频技术作为一项成熟的技术手段应该被运用到各个领域中去，帮助我国的经济发展。

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