三晶变频器在潜油电泵井上的成功应用

潜油电泵由于工频启动负荷大，电机功率都相对较大，普遍存在着“大马拉小车”现象，无功损耗多，耗电量大。加之潜油电泵不能自行实现软启停，使得电机、电缆的绝缘性能降低，在不同程度上影响了潜油电泵的使用寿命。为实现电泵井节能增效，经认真调研，我们引进了潜油电泵变频技术，并在梁23-平1井安装试验了一套1140V潜油电泵专用变频器。经过现场试验后，见到了明显效果。

一、潜油电泵专用变频器的工作原理
1、变频调速原理
变频器可以通过改变潜油电机定子供电频率来改变电机的转速，以实现潜油电机的调速。交流异步电动机的转速公式为：
n=60F1(1-S)/P
式中, n-电机转速, F1-定子供电频率，P-极对数,S-转差率.

2、变频器工作原理
该设备为交——直——交电压源型变频调速系统，即先将交流输入整流为直流,再把直流逆变为所需频率的交流。通过控制程序可以自由改变其输出频率，从而可以平滑地软启动电机、软停车。再加上变频器设有输出滤波器，有较好的输出波形补偿，从而减少了由于输出线较长而造成的传输损耗。
逆变部分采用三电平方案，与两电平方案相比，它逆变电压高，用常规电压IGBT器件就能实现千伏以上的逆变，并且波形比两电平好。

原理图：三晶变频原理图:


图1 三电平逆变原理图

二、现场应用情况
变频器主要技术指标如下：
输入：三相、50Hz、线电压1140V+15%～20%
容量：75KW
输出：频率2～50 Hz 连续可调，额定电压1140V
过载能力：150%，1分钟
保护功能：过压、欠压、过流、短路、缺相、温升过高、失速等。
安装方法：与控制屏串联，即控制屏的输出接变频器的输入，变频器的输出接井下机组。
安装完毕，频率调至40 Hz试运行1天，日产液量较原来下降10m3.9月11日，将频率调至47 Hz运行，产量恢复到原来状态。目前该变频器运转正常，运行数据见表1：

安装前				安装后				年耗电对比 (万kwh)
电压 (V)	电流 (A)	频率 (Hz)	年耗电 (万kwh)	电压 (V)	电流 (A)	频率 (Hz)	年耗电 (万kwh)
1140	52	50	66.05	1140	28	47		-15.22

表 1、梁23-平1井安装变频器前后运行情况统计表

三、效果评价和经济效益
1、效果评价
2005年6月16日，纯梁采油厂能源检测站采用DJYC-95型电机经济运行测试仪(电流、电压0.5级，功率1.0级)，对梁23-平1井1140V潜油电泵专用变频器的节电效果进行了现场测试，得出结论如下：
A、功率因数得到提高，由0.671提高到0.759。
B、有功功率降低幅度较大，有功节电率达到了22.49%，无功节电率为39.85%，综合节电率为23.04%，节电效果较好。(见表2)

序号	项目	单位	安装前	安装后
1	有功功率	Kw	78.18	60.60
2	无功功率	Kvar	86.30	51.91
3	功率因素	/	0.671	0.759
4	有功节电率	%	22.49
5	无功节电率	%	39.85
6	综合节电率	%	23.04

表2、梁23-平1井安装变频器前后测试数据表

2、经济效益：
安装变频器后综合节电率为23.04%，年节电15.22万Kwh，基本电费按0.435元/Kwh计算，则每年节约电费6.62万元，不到两年便可收回投资（该变频器价格为12.5万元）。
另外，由于变频器实现了电泵的软启停，对延长电泵使用寿命将大有益处，可节约维护资金，提高经济效益。

四、推广应用前景
潜油电泵专用变频器针对潜油电泵不能自由调节产量这一弊端，有效地解决了这一科技难题，保证了潜油电泵能够安全可靠地运行，起到了节能增效的效果。但变频调速技术在潜油电泵井上的推广应用仍处于起步阶段。我厂共有电泵井16口。目前，仅在梁23-平1井应用了该技术。若能在所有电泵井上得到推广应用，将会大大提高我厂电泵井的经济效益，因此其推广前景十分广阔。

五、对潜油电泵井应用变频技术的几点认识
1. 潜油电泵井应用变频技术能够保证电泵机组工作在最佳工况，可以延长潜油电泵的使用寿命，同时节
电效果明显。
2. 潜油电泵专用变频器存在一次性投资较大、需进一步降低成本的问题，以利于大面积的推广应用。
3. 进一步提高变频器的硬件设计，软件开发水平及相关配件的质量，确保其在 使用过程中稳定可靠。

该系统从设备选型、设计、安装调试到投入运营，在短时间内顺利完成，运行效果良好，达到了用户的预期目标。运行两年来无故障，受到了用户好评。为企业创造了极大的经济效益，极具推广价值。