中压变频器在海上采油平台潜油电泵中的应用深喉冲床

中压变频器在海上采油平台潜油电泵中的应用

中压变频器在海上采油平台潜油电泵中的应用 2011： 1．问题的提出目前，国内油田为保证持续的高产、稳产，大量使用潜油电泵，它被安装在地下1000米～3000米深的井里，泵在电动机的带动下高速旋转，将油抽到地面上来。传统的工作方式是电网直接供电，工程上称其为全压工频工作。这种全压工频方式有许多弊端：（1）对于复杂断块油田来说,油水井的对应连通性差,部分潜油电泵井出现供液不足,影响到潜油电泵的正常生产及井下机组的运转寿命。当井下油量不富裕时，容易抽空，甚至死井，一旦死井则损失惨重。尤其海上平台在采油时，因为油层稠度大，流动性差，潜油电泵在抽油的过程中不能一下运行到额定转速，否则会出现油层因压力变化过快而断开，电泵只能抽到少量距井口近的油，远离井口的原油因不能够流动，电泵将断液而导致油井报废。并且一旦发生抽空时，定转子将出现干磨，容易产生烧泵的事故。（2）工频全压启动时，对电网产生冲击、电机冲击电流大、冲击扭矩大，造成电机、电缆的加速老化和电泵叶片、轴系的损坏。平台电网容量有限，电机工频对电网的冲击有可能导致发电机组停运。在采油过程中，由于液面经常变化，需要经常对电泵进行启停操作，频繁的冲击，降低了设备使用寿命，增加了维修费用。（3）电泵在井下几千米处，供电电缆上有100多伏的线路损耗，影响电机的正常供电。（4）潜油泵不能根据生产情况调整输出功率，造成巨大的能源浪费，难以使电泵工作在最佳工况点上。2．解决措施如果用变频器给潜油电泵供电，这些问题则可以迎刃而解。变频器能实现电机的软启动，即低压、低频启动，电机是慢慢加速起来的，工作频率不一定是额定频率，而是随意设置或调整，还可以根据井底油压高低自动调整转速，实现转速闭环控制。因此，海上采油平台潜油电泵配套使用变频调速装置，既是生产工艺的要求，也是保证机组安全可靠运行的需要。3．潜油电泵用中压变频器的分类潜油电泵的工作电压一般为三相50Hz,660V,1140V,1450V,1750V,2400V等，依据井深不同而有不同的电压.目前市场上的该类产品主要有2种类型：二极管箝位三电平和单元串联多电平形式。主回路示意图分别如下：三电平主回路示意图多电平变频器结构示意图相对传统的三电平变频器，采用多电平中压变频器驱动潜油电泵具有如下优点：(1)输出电压突变率降低20%。采用多电平技术控制比起一般传统三电平控制技术，其dv/dt要低20%以上；因此电机承受的电压应力相对减少许多。(2)输出电压波形更佳，由于采用4组H桥串联，因此输出的波形为9电平，谐波更低,正弦度高，输出不需要滤波器，电机运转效率更好。(3)网侧谐波污染更少，由于采用24脉冲整流，比传统三电平技术使用的12脉冲整流对电网的谐波注入更小，无需任何输入谐波抑制器，就完全符合IEEE519-1992和GB/T14549-93相关标准最严格的要求。4．实际应用效果2005年中海油渤海石油公司NB35-2WHP海上平台一次使用了15台北京利德华福电气技术有限公司生产的HARSVERT-A系列高压变频器，用于拖动采油平台的潜油泵。这批设备电压等级为3kV，功率等级从200kW到450kW不等，采用Profilbus DP现场总线控制。HARSVERT-A系列的3kV的中压变频器能实现输出频率在0-120Hz范围内的自由调节，从而满足潜油电泵在不同井况下的运行要求；实现机组的软启软停，有效的避免或降低了对电机、电源、泵的损害，实现了在电网电压一定的情况下，输出电压在一定范围内可调。不同油井及井深、油液面、油粘度的不同，要求潜油电泵有不同的合理抽汲参数。通常，当潜油电泵的参数一定后，采用改频率（电机转速或传动比）的方法来调节，这样不但能省电，达到最佳的经济效益，而且电机能低于额定电流起动，对电机的保护全面。由于潜油电泵属变转矩类负载，即电机在起动时需较大转矩，而停止时则负荷也很重。变频器可以实现软停机，电机转速逐渐下降，软停止对防止油下冲有明显的缓冲作用，油泵不会被打坏。05年秋季，我们在海上平台对潜油泵变频器进行了调试，电机额定电压是970V，额定电流是44A，变频器选用的是额定电压3kV，额定电流90A。变频器在使用时将输出电压设定为1100V，补偿了电缆的压降，于9月29日投入运行,启动后运行在30Hz，此后缓慢升高频率，到10月10日运行到50Hz。在10月11日电机切换至工频，在此期间变频器工作正常。保证了油井的正常投产。5．海上平台装置的特殊性制造工艺海洋平台安装空间非常狭小，平台上盐雾大，室内屋顶有滴水，要求装置具有三防保护(防潮、防霉、防盐雾)，并且对垂直滴水要有防护。潮气、霉菌、盐雾对产品损伤最严重的是印刷线路板(PCB),采用防潮绝缘漆涂盖在PCB上及其它裸露导电体上，以达到防护作用。柜体结构防护等级为IP31，满足海上防滴要求。装置内部使

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