变频控制在潜油电泵中的应用

2019-01-16陈欣玮

中国设备工程 2019年4期

陈欣玮

（大庆油田力神泵业有限公司，黑龙江大庆 163311）

1 变频控制技术的工作原理

目前，我国各企业采用的潜油电泵技术电压一般属于中压范围，配电控制箱中的中压变频器主要采用二极管钳位多级变频调速控制技术来实现，这种技术在应用过程中占地面积比较小，并且工作效率极高，非常符合我国现阶段的社会发展需求。这一部分的部分主要功能有以下几个模块，包括可变电压频率输出部分、电压波形数据存储部分、频率产生部分和控制检测部分。电压波形数据存储部分包括数据分配链路、地址锁存器和随机存取存储器。频率产生部分主要有锁相环、计数器和定时器几种，检测和控制部分的主要核心部件是单片机。与传统的二电平逆变器控制技术相比，尽管现阶段的变频控制技术与传统技术具有相同的矩形脉冲输出电压波形，但多电平逆变器控制技术大大降低了脉冲幅值，从而促使逆变器的输出波形更倾向于正弦波，产生的这种正弦波形，可以有效避免脉冲电机在换相过程中因绝缘问题而引起的导通干扰或者电机组的电压腐蚀等问题。虽然这种变频控制技术没有明显的缺点，但是需要钳位二极管来保证逆变元件的换相，由于点电压浮动存在一些比较棘手的问题，在解决这类问题时需要耗费大量的人力、物力、财力，从这一角度来看，操作系统还是比较复杂。

2 变频控制技术的特点

由于我国目前的变频器在潜油电泵中可以实现软启动，这种启动方式可以保证系统在启动过程中不会产生较大的冲击电流，且启动过程相对平稳。在一般电机的起动过程中，起动电流一般不超过额定电流的1.5倍。该技术可以通过改变电机起动过程中的频率来控制转速的上升过程，并且电机起动过程的基本性能是同步的，会有小的冲击电流和反电势，从而对绝缘形成良好的保护，此外，软起动和软停止都可以对机器的电缆和浅水泵进行有效保护，由于不同的负荷功率因素，特别是对于小负荷，这种负荷方式大大降低了功率，提高了电网的供电能力和功率因数。油压可以通过调节频率来调节，特别是对于潜水电泵，它不能保持在高压工作状态，否则会影响工作效果。

此外，变频器在油田开发和应用中具有一定的节能效果，无论是大负荷，还是小负荷，都能获得较高的功率因数，因此变频技术可以通过改变频率的方式来调节压力，避免电潜泵经常在高压下运行。在实际工作中，相关人员还必须根据油井的实际情况，全面调整采油量，以确保油井的工作达到最高效率，因为这种变频技术是一种智能化的操作系统，不需要大量的人工操作。正是由于变频调速的缘故，该技术的特点，在实际工作中，相关人员可以利用自动控制方式来实现温度闭环系统和自动随动系统的最佳工作状态。变频技术可以有效提高富油井的产量。因为变频技术可以帮助企业实现连续化生产，大大减少生产过程中的停工次数，提高节能降耗的作用。如果实际生产井中砂多，则油田开发。变频技术的应用可以在一定程度上减少砂粒含量，从而减少泵堵塞的次数，延长机器的使用寿命。从蜡油井的角度来看，这种技术对其进行了全面的分析。由于机器的蜡物沉积，会发生堵塞滴管的现象，在实际的生产过程中，应用变频技术可以有效提高机速，从而减少气锁现象的发生概率，而且还可以减少停工井的数量和提高工程的运行速度。操作保证了机器具有良好的节能功能。综上所述，将变频技术应用于我国潜油电泵后，有效减少了系统的发热现象，在一定程度上保证了各部件的顺利运行，减少运动部件的磨损。采用具有纤维保护功能的控制系统，能有效提高电机的使用寿命，最终提高电机和油泵的使用寿命。

3 油田应用变频调速技术的必要性

由于潜油电泵中应用具备相对比较高的额定电压，并且工作环境一般在强腐蚀、高压或者高温环境当中，这在一定程度上就会加大企业在运行过程中的成本，运行潜油电泵电动机的过程中经常出现以下几个问题。

（1）直径启动电动机会出现比较大的冲击电流。在实际的油田变频调速技术中，直径启动电动机一般会出现比较大的冲击电流，导致系统内分布的电感会提高反压，进而损伤系统内部多处的绝缘体，这样的现象就会加大电动机潜油电缆出现安全事故的概率。

（2）由于油田的井下作业压力和储层深度的不同，在作业过程中，相关人员不能采用适当的方式来有效控制采油速度，使采油质量不能得到有效的控制。如果油中含有大量的水，或者存在泥砂抽吸的现象，将对电泵粘砂的损坏起到严重的作用。

（3）由于泵的实际运行过程存在较大的误差，特别是在能量不足的情况下，泵会形成过量的油压，在一定程度上降低了泵的使用寿命，从而提高了泵的维修成本。

（4）电潜泵是目前我国油田生产中能耗较高的一种设备。其基本功用是油田深井抽油机中的潜油电泵。由于该技术的应用不仅能够有效解决实际应用中的各种问题，而且适当扩大了潜水电泵的应用范围，从而保证了潜水电泵的性能，能够充分发挥其作用。此外，在一定程度上也可以降低企业的成本。由于潜油电泵变频调速过程中无过大的节流损失，可以采用恒压频比控制的方法，对潜油电泵进行综合处理。由此可见，将变频技术应用于油田电潜泵采油具有十分重要的意义。

4 变频技术在油田潜油电泵中的应用

通过分析变频技术的特点及其在油田潜油电泵中的应用，发现该技术能够有效提高油田潜油电泵的作用。由于油田开采过程通常在深部地下进行，因此电潜泵的低电压或高压会对整个开采效果产生严重影响。因此，电潜泵技术在我国油田开发过程中的应用，可以给电潜泵变压器提供合理的优势。另外在实际的运行过程中，三电平变频调速技术可用于控制系统，在一定程度上保证了变压器的使用寿命，确保了回转式潜油的合理应用泵浦电机，从而提高了潜油泵的应用效果。本文提出的三电平变频控制系统主要由4部分组成，即频率生成部分、控制和监控部分、变换输出部分和电压波形数据存储部分。对于控制和监控部分，该部分主要是单片机的核心操作。一般而言，控制和监测部分主要用于监测地下潜油电泵的工作状态，确保相关人员能够充分了解地下作业条件。对于频率的产生，它主要包括计数器、定时器和锁相链，通过这些环节的组合，以满足电机旋转的基本要求。在这个阶段，对于电压波形数据的存储，一般有两个环节：数据分配和随机存取存储器。在存储过程中，可根据实际情况对整机的电压参数进行综合计算。最后，对于变换输出来说，本部分主要论述了电源的变频控制，以保证潜油电泵逆变器的工作效果能够在工作中得到充分体现。通过对电机的合理、科学的调节，可以保证潜油电泵的使用效率和使用寿命。