SY6000/6600系列变频器正在游梁式抽油机上的运用

2015-06-26

 

1、弁言-澳门太阳赌城2007806

    进入21世纪,变频调速手艺得益于其优秀的节能特性和调速特性,正在我国油田中获得普遍运用,中国产值能耗是世界上最高的国度之一。要处理产物能耗题目,除别的相干的手艺题目需求革新中,变频调速手艺已成为节能及提高产品质量的有用步伐。油田作为一个特别行业,有其奇特的配景, 现在,抽油机是运用最广泛的石油开采机器之一,也是油田耗电大户,其用电量约占油田总用电量的40%,且整体效力很低,据观察一样平常正在30%阁下。油田抽油机负载是独具特性的时变负载:有动、静负载特性之分。起动初始状况要求拖动机电的起动力矩是抽油机现实负载的3-4倍,以至更大,起动力矩是抽油机选配机电的第一要素。当起动力矩实用则负载功率一定婚配欠安,运转负载功率皆近小于机电的额定功率,即所谓“大马拉小车”征象。过剩的抽油才能令抽油机的无功抽取工夫增添,形成油井开采的电费本钱居高不下,能源虚耗非常严峻。可见抽油机的节能潜力异常可观。本文重要引见变频器正在游梁式抽油机上的运用。

2、SY6000变频器正在石化行业中的运用

2.1游梁式抽油机事情道理

                                           游梁式抽油机构造简图如图1所示

 

     游梁式抽油机是一种变形的四连杆机构,其整机构造特性像一架天平:一端是抽油载荷,另外一端是均衡配重载荷。关于支架来讲,若是抽油载荷和均衡载荷构成的扭矩相称或转变同等,那么用很小的动力便能够使抽油机一连不间断天事情。也就是说抽油机的节能手艺取决于均衡的优劣。正在均衡率为100%时电动机供应的动力仅用于提起1/2液柱重量和战胜摩擦力等,均衡率越低,则需求电动机供应的动力越大。由于,抽油载荷是时时刻刻皆正在转变的,而均衡配重不可能和抽油载荷做完全一致的转变,才使得游梁式抽油机的节能手艺变得十分复杂。因而,可以说游梁式抽油机的节能手艺就是均衡手艺。

     事情时,驴头悬点上感化的载荷是转变的。上冲程时,驴头悬点提起取悬绳器相连的抽油杆柱和液柱,正在抽油机已停止均衡的条件下,电动机就要支付很大的能量。鄙人冲程时,抽油机杆柱反转而对电动机做功,使电动机处于发电机的运转状况。抽油机已停止均衡时,上、下冲程的载荷极端不均匀,如许将严峻天影响抽油机的四连杆机构、减速箱和电动机的效力和寿命,恶化抽油杆的事情前提,增添它的断裂次数。为了消弭这些瑕玷,一样平常正在抽油机的游梁尾部或曲柄上或两处都加上了均衡重,这样一来,正在悬点下冲程时,均衡重从低处上升至高处,均衡重位能增添。均衡重所增添的位能由两局部组成:油杆柱着落所开释的位能取电动机发生的能量。正在上冲程时,均衡重由高处着落,把下冲程时贮存的位能开释出来,资助电动机提拔抽油杆和液柱,削减电动机正在上冲程时所需给出的能量。现在运用较多的游梁式抽油机,皆接纳了加均衡配重的事情体式格局,因而正在抽油机的一个事情轮回中,有两个电动机运转状况和两个发电机运转状况。当均衡配重调治较好时,其发电运转状况的工夫和发生的能量皆较小。

2.2革新计划对照

(1)无变频革新。

     此计划应用抽油机自己设置的均衡装配,实现机电的运转耗能最小化。因为原油的稠度等是时候转变的,然则设置不克不及及时调治,以是势 必形成大部分能量的虚耗,及装备寿命的收缩。别的,上冲程时,电动机处于电动状况时,从电网吸取电能;下冲程时,电动机处于发电状况时,开释能量,电能间接回馈给电网,形成抽油机供电系统功率因数低落,对电网质量影响较大。

(2)变频革新,加装制动单位

       如图1所示。正在变频器主回路直流母线两头加制动电阻和制动单位。正在加装变频器后,电动机进入再生发电状况时,其发生的电能没有逆向流回电网的通路,以是必将引发主变频器主回路直流母线电压降低。此时必需用电阻去当场斲丧,那就是我们正在变频器上必需运用制动单元和制动电阻的缘由。SY6000正在功率55KW以下可选择内置制动单位,只需接制动电阻好,体积削减。完整能够到达幻想中的掌握结果。

                                                         图1   变频器内部主回路图

关于变频器加装制动单位的状况,发电发生的能量不克不及回馈至电网而是当场斲丧,以是照样会形成能量的虚耗。但加装变频装配后,网侧功率因数大大进步(由本来的0.25~0.5进步到0.9以上),大大减小了供电视正在电流,从而减轻了电网及变压器的肩负,低落了线益,可省去大量的“增容”开支。SY6000内置的AVR功用可凭据负载特性,智能调治输出。一方面可到达节能目标,同时借能够增添原油产量。制止电网质量的下落,减小抽油机事情历程对电网的影响。此体式格局的瑕玷是必需处理制动电阻散热及寿命题目。

运用实例:

      SY6000-G03740正在河南油田游梁式抽油机上胜利运用。

      凭据河南油田采油工况,接纳变频器加装制动单位对其局部油井抽油机停止变频节能革新。河南油田原油稠度不大,负载率对照低。接纳再生能量当场耗散计划方能到达预期结果。且制动电阻散热题目仅经由过程加装柜顶电扇便可顺遂处理。

                                                                                        其接线图如图3所示:


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                                                                                          图2:工变频切换主回路

图2电路接线图可实现工变频转换,个中KM1取KM2互锁。KM1取KM3导通,变频运转;KM2导通工频运转。

    该套体系经由调试,运转一般,经检测,网侧功率果素有大幅进步。跟踪前期运用状况,取无变频时对照,节能约30%阁下。相符预期。

(3)变频革新,加装能量回馈单位。

      制动电阻的散热寿命题目及节能结果不幻想成为计划(2)现实运用中的手艺瓶颈。针对上述状况,为实现节能优化,提高效率,能够接纳变频器加装能量回馈装配计划,将再生能量回馈给电网。

      所谓能量回馈装配,实在就是一台有源逆变器。按接纳的功率开关器件的差别又能够分为晶闸管(SCR)有源逆变器及绝缘栅双极型晶体管(IGBT)逆变器两种,它们的配合特性是能够将变频器直流回路的电压反应到电网,如下图3所示。

                                                                 图3:带能量回馈单位主回路

     加装能量回馈单位的变频器适用于交换50HZ,额定电压380V的异步电动机,实现硬起动,硬泊车及历程调速掌握功用。其具有起动电流小、速度安稳、机能牢靠、对电网打击小等长处,制止对电动机、变速箱、抽油机形成机器打击,大大延伸装备的使用寿命,削减停产工夫,进步了消费效力,进步了电网质量。

运用案例

      SY6000-G05540正在华夏油田游梁式抽油机上胜利运用。

     华夏油田的工况原油稠度大,机电的负载率大。为实现节能最大化,此计划接纳变频器加装能量回馈单位的体式格局。其工/变频转换电路取图2中相似,不再画出。 变频器参数取数设置方面取(2)区分不大。

由+于变频器安装正在田野,胜利油田本地的天气身分,日夜温差大,易结露。为处理此题目,需正在柜体内安装加热取抽湿装配。

       经由较长时间的运用对照,多套装备均运转稳固,且节能结果非常显着,节能率到达了40%~50%。电网质量明显进步。

(4)共直流母线体式格局

      关于统一井场上有多口油井的场合,能够接纳共用直流母线体系计划,即若干台抽油机的变频器将其直流母线联络在一起,应用各变频器的回馈能量不可能正在同时发作的道理,将某一台变频器的回馈能量作为别的变频器的动力。如许即勤俭了能量,又防备了泵降电压的发生。此体式格局能够搭配体式格局(2)或(3)运用,结果更佳。

运用案例

    SY6000-G04540正在华夏油田运用胜利

     此计划参数设置方面取(2)、(3)区分不大。仅正在接线图上有所区分,现将有差别局部做简图画出,如图6。其他掌握接线局部根基取上述两计划相同。

     因为油井散布地理位置限定,此计划中大多为3台~4台变频器共一组直流母线。

 

      此计划运用状况优越,节能结果显着,约为40%阁下,且前期投入较适中。其必须前提是油井散布需正在限定间隔之内。

2. 3节能道理取数据剖析

     凭据机电学道理:

N=60f(1-s)/p

个中:

n=机电转速

s=转差率

p=机电极对数

       以上能够看出,经由过程改动运转频次,能够改动机电的运转转速。凭据负载特性,机电运转转速下落,则电机轴功率下落。另经由过程变频革新,能量回馈单位将下冲程时发生的能量回馈给电网。别的,电网功率因数的进步所产成的节能结果也是非常可观的。经由过程INVT多个系列变频器正在我国多个大型油田的现实运用数据测算可得,正在油田游梁式抽油机的运用中,变频节能比可达30~50%,同时,产油量可增加20~30%。

 

结束语

      总之,变频调速手艺作为高新技术、根蒂根基手艺和节能手艺,其运用曾经渗出到石油行业的各个手艺部门。正在游梁式抽油机掌握运用借处于最先阶段,正在运用中也泛起了很多题目,这些皆待于前进处理。只要充裕思索油田油井的实际情况,才气增进变频手艺正在采油装备中的运用。