变频控制器在油田开发过程中的应用研究

黑龙江 李勇

前言

变频控制技术是90年代初发展起来的一种技术。在此之前，交流电机的调速一直是难题之一，为了满足一些特殊的工艺要求，只能使用减速器、齿轮变速箱等一些机械调速装置，不但调速效果不好，而且故障率高，寿命短。随着电子技术的发展，现在的变频调速器不仅稳定性、可靠性越来越高，价格越来越便宜，功能也越来越强大，应用范围和前景也就越来越广泛。

1 变频器的种类

1.1 按变换频率的方法分类，可分为：变——直——交变频器和交——交变频器两种。

1.2 按改变变频器输出电压（或电流）的方法分类：PAM和PWM两种。

1.3 按电压评级分类可分为：低压型：700V以下；中压型：700V以上～3KV以下；高压型：3KV以上。

1.4 按用途分类：地铁机车用变频器；电动车辆用变频器；轧机用变频器——大容量、高过载、快速响应；风机、泵类用变频器。

2 变频控制器在油田开发过程的应用研究

2.1 变频器在污水站滤罐反冲洗过程中的应用

反冲洗变频控制是在反冲洗过程开始后，变频控制器使电机的转速从0开始逐步增加，使得流量上升的速度满足要求，当达到工艺最大流量时，PID调节阀维持这一流量，达到规定的时间开始缓降过程，直到流量降到0。

使用变频器后，通过改变电机频率调节反冲洗水泵的转数，减少了系统的滞后时间，达到恒压变流量控制要求，因而控制效果显著提高。同时电机的转速是和下段工艺所需流量相关的，电机不再是满负荷运行，因而也节约了电能（降低了电机运行电流），延长了机泵的使用寿命。

从曲线上看，反冲洗流量曲线平滑上升和下降，近似于等腰梯形，完全符合反冲洗要求。

2.2 变频器在配制站清水系统中的应用研究

变频技术的引入，使清水泵运行时，由变频器控制使清水泵以低频启动，并且以清水泵出口汇管压力为准，在设定的时间内向压力设定值靠近，当实际压力低于设定值时，清水泵的运行频率增加，转速增大，压力升高，假如此时压力低于设定值时，则第一台清水泵以工频方式运行，第二台清水泵再以低频启动，从变频到工频运行。以此类推，直到接近设置压力为止。变频控制器消除了启动时的电流过大，扭矩过大的问题，延长了电机、轴及轴承的使用寿命。在电机运行过程中，出现受卡、负荷过大等因素时，变频控制器将产生过载故障报警，消除由于过载损坏电机及泵的现象。

2.3 变频器在采油电泵井中的应用研究

电泵井的产液量在聚驱开采阶段有较大的变化，需要根据产液量的变化随时大幅度调整电泵井机组运行参数，单靠调整油嘴满足不了单井生产的需要，只有通过作业更换电泵机组，这样投入费用高，而变频技术能较好的解决这一问题。采油电泵井所用的变频控制器为中压变频器，其输入电压等于或略高于潜油电机的工作电压，变频控制器的输出通过电缆直接驱动电机。应用电泵井变频技术，可减少电泵井过、欠载停机次数，提高电泵井的运转时率，尤其是欠载停机无法正常启泵的井，如不安装变频控制器，就需要对其进行作业施工，换泵来恢复生产。但电泵变频装置的一个特点是具有“软启动”能力，变频驱动装置在低频下，通常是10Hz左右启动机组，而不是使系统的电力系统部件在60Hz下几乎瞬间启动以及承受高至6倍的铭牌电流。在10Hz下的电流近似地等于满载电流。然后，通过增大频率的办法缓慢地提高机泵组的转速，直到达到工作转速。

由于在电泵井应用变频器有以下两方面优点：一是可以扩大潜油电泵的应用范围，提高它的适应能力；二是可以使潜油电泵机组在最佳条件下运行，减少机组的磨损和电气绝缘的老化，提高其使用寿命。使变频器在电泵井上得到了广泛的应用。

3 结语

我们在各个生产岗位应用变频技术后，大大方便了管理，提高了管理水平，有如下体会：

3.1 实现闭环控制，变频器内设有PID控制功能，可实现对流量、压力等闭环控制，保证生产过程的平稳、可靠。

3.2 简化了工艺流程，在没有增加泵和管线的条件下，应用变频技术，满足了生产需求。

3.3 延长设备的检修周期和使用寿命。

3.4 提高效率，安装变频器后，使变频器工作，对排量变化进行自动控制，降低工人的劳动强度，提高了工作效率。

3.5 节能效果显著。由于产量负荷变化、生产季节变化等，机泵负荷也不是恒定不变的，从实际应用来看，对于流量变化较大的机泵负荷采用变频调速效果显而易见的，而且负荷变化范围越大，节能效果越好。

[1]胡懿文.变频调速技术在污水站反冲洗过程中的应用.油气田工程地面，2001.5.