大庆油田变频器质量检验项目的研究

司军（大庆油田有限责任公司第三采油厂）

大庆油田变频器质量检验项目的研究

司军（大庆油田有限责任公司第三采油厂）

随着大庆油田含水率的逐年升高，产油单耗也在逐年升高，大庆油田年耗能量巨大，而耗能设备中主要是耗电设备，随着大庆油田产量逐年递减，电动机负载率逐年降低，变频调速作为电动机节能的主要方式得到广泛应用，但因为专业的质量检测或检验项目及指标不符合大庆油田生产实际，存在使用寿命短、节能效果不明显等问题。通过对大庆油田变频器使用过程中存在问题进行分析，结合实践经验，总结出适合大庆油田生产实际的变频器质量检验的项目及技术指标，为油田节能降耗和变频器质检工作开展提供参考。

油田；节能；变频器；质检

变频器的原理是应用变频技术与微电子技术，通过改变电动机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。主要分为整流器、中间电路、逆变器、控制电路四部分[1]。随着油田进入高含水期，生产环节中节能降耗和安全生产成为油田生产的两个重要方面，变频器的使用能够满足节能降耗和安全生产的实际要求。变频器的使用可以控制电动机的转速，满足节约能源和稳定生产的需要。变频器应用广泛主要得益于其优秀的节能效果和调速特性。因大庆油田变频器运行环境有温度较低、野外环境恶劣、安装密度大等特点，导致了变频器的通用质量检验指标不能满足大庆油田实际要求，需要制定适合大庆油田自身生产特点的变频器质量检验指标。

1 变频器使用基本概况

大庆油田变频器前期主要应用于注水、集输系统，“十二五”期间随着机采井产量的减少为了便于调节参数，大量安装变频器。大庆油田变频器应用具有以下特点：

1）变频器损坏率较高。变频器在油田不同生产系统中应用广泛，截止到2015年底大庆油田共有各类变频器2万多台，其中计量站应用变频器约占40%，油井应用占60%。油田用变频器损坏率较高，年损坏率已经超过10%。以某采油厂为例（表1），2015年在用变频器1776台，年维修变频器195台。因故障率较高，影响油田正常生产，除去人为因素以外，变频器质量不能满足油田生产需要是主要原因。

表1 某采油厂2015年变频器损坏情况统计

2）变频器的管理措施全面。多数采油厂对变频器的管理采取谁安装谁负责、谁使用谁管理的原则，在日常管理上，各采油厂针对现场使用情况制定相应的管理制度，由专人负责变频器的维护。但是变频器保修期较短，后期损坏多数为外部委托维修，一般为变频器的生产厂家，单台维修费用较高。

2 影响变频器正常使用的原因

大庆油田由于生产工艺的制约，大部分变频器长期运行在野外或集中安装在狭小的机房内，加上大庆地区冬季温度较低，变频器的工作环境比较恶劣，对变频器的运行可靠性提出了很高的要求。目前大庆油田变频器常见故障一般有气候环境影响类故障、欠压过压过流类故障、过载类故障、控制电路故障、人为操作维护及其它类故障等6大类。通过对大庆油田某采油厂585台故障变频器进行分析，可得到对应变频器故障类型及所占比例，详见表2。

表2 变频器损坏原因统计

大庆油田变频器损坏原因中过载类故障相对较少，主要原因是变频器选型时，会留出足够裕度保证生产稳定[2]，尽量避免出现过载现象，这也是变频器低负载运行效率不高的主要原因[3]。过热也是一种比较常见的故障，对变频器的可靠性的影响，主要原因是周围温度过高，风机堵转，温度传感器性能不良原因引起[2-4]。

3 变频器质量检验项目及指标的确定

通过对大庆油田常用变频器故障类型的分析，依据国家标准GB/T 30844.1—2014《1 k V以上不超过35 k V的通用变频调速设备第1部分：技术条件》中的试验项目，整理出变频器的重点质量检验项目，见表3所示。

表3 变频器故障类型与相关质量检验项目对应

环境适应性检测项目，按照GB/T 30844.1—2014中的规定环境温度范围5～40℃，而大庆油田变频器应在零下30℃仍可稳定运行，国家标准中的考核指标不能满足实际需要[5]。

关于电能质量（谐波干扰），表3中只是提到了变频器自身的故障，但变频器对电动机及电网的影响也不容忽视。大庆油田在用变频器主电路基本为交流-直流-交流的形式，外部输入380 V/50 Hz工频电源，经三相桥式不可控整流成直流电压，经滤波电容滤波及大功率晶体管开关元件逆变为频率可调的交流信号。在变频器大量应用后，会产生大量的谐波。谐波不仅能够影响电动机效率，引起转矩脉动和出力不足，而且能够增加输电线路、变压器和电力电容器的损耗，电能质量的控制问题受到电力部门和消费者的关注。所以控制变频器谐波的产生，应把电能质量列入到检验项目中[6]，其他项目为国家标准要求的项目，大庆油田变频器重点检验项目为环境适应性、保护功能、过载能力、输出能力、温升试验、电能质量。

国家标准要求变频器的出厂检验项目为一般检查、绝缘试验、电气间隙和爬电距离、接地保护连续性、轻载运行、保护功能，均为一般安全类检验，缺少对于变频器自身性能的检验和针对大庆油田生产实践的检验项目。结合大庆油田生产实际，总结出大庆油田变频器质量检验项目，见表4。

表4 变频器质量检验项目

检验项目的试验方法参照GB/T 30844.2—2014《1 k V以上不超过35 k V的通用变频调速设备第2部分：试验方法》，评价指标参照GB/T 30844.1—2014《1 k V以上不超过35 k V的通用变频调速设备第1部分：技术条件》，其中环境适应性中的低温试验建议考虑到使用地点的最低温度，电能质量可参考GB/T 24337—2009《电能质量公用电网间谐波》中的规定，其他相关变频器标准已经有以上标准引用。

[1]刘尔俊，刘超群，张超，等.变频器的油田应用及节能效果[J].石油石化节能，2016（10）：55-57.

[2]杨启新.浅谈变频器应用中的几个问题[J].电工技术，1997（4）：25-27.

[3]朱益飞.关于油田变频器常见故障的分析与处理[J].变频器世界，2012（2）：107-109+94.

[4]梁淼，董建华，黄志洪.变频器的温升及其试验方法探讨[J].变频器世界，2011（5）：96-99.

[5]王领，高明.环境温度过低对变频器启动的影响[J].电世界，2012（11）：32.

[6]倪梅娟，张小青，肖如泉.变频器的电能质量问题及解决措施[J].电气技术，2007（11）：34-37.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.05.014

2016-11-20

（编辑 杜丽华）

司军，2011年毕业于大庆石油学院（石油工程专业），从事油气田生产、油气集输和注水管理工作，E-mail：sj13199076999@163. com，地址：黑龙江省大庆油田采油三厂第三油矿，163000。