|
|
|
摘要：本文介紹了中壓變頻器在渤海石油轉井平台的應用情況，通過與傳統工況的比較，得出電機變頻調速是解決問題最佳方案的結論。
關鍵詞：海上平台 潛油電泵 變頻器
1．問題的提出
目前，國內油田為保證持續的高產、穩產，大量使用潛油電泵，它被安裝在地下1000米～3000mishendejingli，bengzaidiandongjidedaidongxiagaosuxuanzhuan，jiangyouchoudaodimianshanglai。chuantongdegongzuofangshishidianwangzhijiegongdian，gongchengshangchengqiweiquanyagongpingongzuo。zhezhongquanyagongpinfangshiyouxuduobiduan：
（1）對於複雜斷塊油田來說,油水井的對應連通性差,部分潛油電泵井出現供液不足,影(ying)響(xiang)到(dao)潛(qian)油(you)電(dian)泵(beng)的(de)正(zheng)常(chang)生(sheng)產(chan)及(ji)井(jing)下(xia)機(ji)組(zu)的(de)運(yun)轉(zhuan)壽(shou)命(ming)。當(dang)井(jing)下(xia)油(you)量(liang)不(bu)富(fu)裕(yu)時(shi)，容(rong)易(yi)抽(chou)空(kong)，甚(shen)至(zhi)死(si)井(jing)，一(yi)旦(dan)死(si)井(jing)則(ze)損(sun)失(shi)慘(can)重(zhong)。尤(you)其(qi)海(hai)上(shang)平(ping)台(tai)在(zai)采(cai)油(you)時(shi)，因(yin)為(wei)油(you)層(ceng)稠(chou)度(du)大(da)，流(liu)動(dong)性(xing)差(cha)，潛(qian)油(you)電(dian)泵(beng)在(zai)抽(chou)油(you)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)不(bu)能(neng)一(yi)下(xia)運(yun)行(xing)到(dao)額(e)定(ding)轉(zhuan)速(su)，否(fou)則(ze)會(hui)出(chu)現(xian)油(you)層(ceng)因(yin)壓(ya)力(li)變(bian)化(hua)過(guo)快(kuai)而(er)斷(duan)開(kai)，電(dian)泵(beng)隻(zhi)能(neng)抽(chou)到(dao)少(shao)量(liang)距(ju)井(jing)口(kou)近(jin)的(de)油(you)，遠(yuan)離(li)井(jing)口(kou)的(de)原(yuan)油(you)因(yin)不(bu)能(neng)夠(gou)流(liu)動(dong)，電(dian)泵(beng)將(jiang)斷(duan)液(ye)而(er)導(dao)致(zhi)油(you)井(jing)報(bao)廢(fei)。並(bing)且(qie)一(yi)旦(dan)發(fa)生(sheng)抽(chou)空(kong)時(shi)，定(ding)轉(zhuan)子(zi)將(jiang)出(chu)現(xian)幹(gan)磨(mo)，容(rong)易(yi)產(chan)生(sheng)燒(shao)泵(beng)的(de)事(shi)故(gu)。
（2）工頻全壓啟動時，對電網產生衝擊、電機衝擊電流大、衝擊扭矩大，造成電機、電纜的加速老化和電泵葉片、軸(zhou)係(xi)的(de)損(sun)壞(huai)。平(ping)台(tai)電(dian)網(wang)容(rong)量(liang)有(you)限(xian)，電(dian)機(ji)工(gong)頻(pin)對(dui)電(dian)網(wang)的(de)衝(chong)擊(ji)有(you)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)停(ting)運(yun)。在(zai)采(cai)油(you)過(guo)程(cheng)中(zhong)，由(you)於(yu)液(ye)麵(mian)經(jing)常(chang)變(bian)化(hua)，需(xu)要(yao)經(jing)常(chang)對(dui)電(dian)泵(beng)進(jin)行(xing)啟(qi)停(ting)操(cao)作(zuo)，頻(pin)繁(fan)的(de)衝(chong)擊(ji)，降(jiang)低(di)了(le)設(she)備(bei)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)，增(zeng)加(jia)了(le)維(wei)修(xiu)費(fei)用(yong)。
（3）電泵在井下幾千米處，供電電纜上有100多伏的線路損耗，影響電機的正常供電。
（4）潛油泵不能根據生產情況調整輸出功率，造成巨大的能源浪費，難以使電泵工作在最佳工況點上。
2．解決措施
如果用變頻器給潛油電泵供電，這些問題則可以迎刃而解。變頻器能實現電機的軟啟動，即低壓、低(di)頻(pin)啟(qi)動(dong)，電(dian)機(ji)是(shi)慢(man)慢(man)加(jia)速(su)起(qi)來(lai)的(de)，工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)不(bu)一(yi)定(ding)是(shi)額(e)定(ding)頻(pin)率(lv)，而(er)是(shi)隨(sui)意(yi)設(she)置(zhi)或(huo)調(tiao)整(zheng)，還(hai)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)井(jing)底(di)油(you)壓(ya)高(gao)低(di)自(zi)動(dong)調(tiao)整(zheng)轉(zhuan)速(su)，實(shi)現(xian)轉(zhuan)速(su)閉(bi)環(huan)控(kong)製(zhi)。因(yin)此(ci)，海(hai)上(shang)采(cai)油(you)平(ping)台(tai)潛(qian)油(you)電(dian)泵(beng)配(pei)套(tao)使(shi)用(yong)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)裝(zhuang)置(zhi)，既(ji)是(shi)生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)的(de)要(yao)求(qiu)，也(ye)是(shi)保(bao)證(zheng)機(ji)組(zu)安(an)全(quan)可(ke)靠(kao)運(yun)行(xing)的(de)需(xu)要(yao)。
3．潛油電泵用中壓變頻器的分類
潛油電泵的工作電壓一般為三相50Hz,660V,1140V,1450V,1750V,2400V等，依據井深不同而有不同的電壓.目前市場上的該類產品主要有2種類型：二極管箝位三電平和單元串聯多電平形式。主回路示意圖分別如下：
三電平主回路示意圖
多電平變頻器結構示意圖
相對傳統的三電平變頻器，采用多電平中壓變頻器驅動潛油電泵具有如下優點：
(1)輸出電壓突變率降低20%。采用多電平技術控製比起一般傳統三電平控製技術，其dv/dt要低20%以上；因此電機承受的電壓應力相對減少許多。
(2)輸出電壓波形更佳，由於采用4組H橋串聯，因此輸出的波形為9電平，諧波更低,正弦度高，輸出不需要濾波器，電機運轉效率更好。
(3)網側諧波汙染更少，由於采用24脈衝整流，比傳統三電平技術使用的12脈衝整流對電網的諧波注入更小，無需任何輸入諧波抑製器，就完全符合IEEE519-1992和GB/T14549-93相關標準最嚴格的要求。
4．實際應用效果
2005年中海油渤海石油公司NB35-2WHP海上平台一次使用了15台北京利德華福電氣技術有限公司生產的HARSVERT-A係列高壓變頻器，用於拖動采油平台的潛油泵。這批設備電壓等級為3kV，功率等級從200kW到450kW不等，采用Profilbus DP現場總線控製。
HARSVERT-A係列的3kV的中壓變頻器能實現輸出頻率在0-120Hz範圍內的自由調節，從而滿足潛油電泵在不同井況下的運行要求；實現機組的軟啟軟停，有效的避免或降低了對電機、電源、泵的損害，實現了在電網電壓一定的情況下，輸出電壓在一定範圍內可調。
不同油井及井深、油液麵、油粘度的不同，要求潛油電泵有不同的合理抽汲參數。通常，當潛油電泵的參數一定後，采用改頻率（電機轉速或傳動比）的(de)方(fang)法(fa)來(lai)調(tiao)節(jie)，這(zhe)樣(yang)不(bu)但(dan)能(neng)省(sheng)電(dian)，達(da)到(dao)最(zui)佳(jia)的(de)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)，而(er)且(qie)電(dian)機(ji)能(neng)低(di)於(yu)額(e)定(ding)電(dian)流(liu)起(qi)動(dong)，對(dui)電(dian)機(ji)的(de)保(bao)護(hu)全(quan)麵(mian)。由(you)於(yu)潛(qian)油(you)電(dian)泵(beng)屬(shu)變(bian)轉(zhuan)矩(ju)類(lei)負(fu)載(zai)，即(ji)電(dian)機(ji)在(zai)起(qi)動(dong)時(shi)需(xu)較(jiao)大(da)轉(zhuan)矩(ju)，而(er)停(ting)止(zhi)時(shi)則(ze)負(fu)荷(he)也(ye)很(hen)重(zhong)。變(bian)頻(pin)器(qi)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)軟(ruan)停(ting)機(ji)，電(dian)機(ji)轉(zhuan)速(su)逐(zhu)漸(jian)下(xia)降(jiang)，軟(ruan)停(ting)止(zhi)對(dui)防(fang)止(zhi)油(you)下(xia)衝(chong)有(you)明(ming)顯(xian)的(de)緩(huan)衝(chong)作(zuo)用(yong)，油(you)泵(beng)不(bu)會(hui)被(bei)打(da)壞(huai)。
05年秋季，我們在海上平台對潛油泵變頻器進行了調試，電機額定電壓是970V，額定電流是44A，變頻器選用的是額定電壓3kV，額定電流90A。變頻器在使用時將輸出電壓設定為1100V，補償了電纜的壓降，於9月29日投入運行,啟動後運行在30Hz，此後緩慢升高頻率，到10月10日運行到50Hz。在10月11日電機切換至工頻，在此期間變頻器工作正常。保證了油井的正常投產。
5．海上平台裝置的特殊性製造工藝
海洋平台安裝空間非常狹小，平台上鹽霧大，室內屋頂有滴水，要求裝置具有三防保護(防潮、防黴、防鹽霧)，並且對垂直滴水要有防護。
潮氣、黴菌、鹽霧對產品損傷最嚴重的是印刷線路板(PCB),采用防潮絕緣漆塗蓋在PCB上及其它裸露導電體上，以達到防護作用。櫃體結構防護等級為IP31，滿足海上防滴要求。裝置內部使用的部件和材料等，均使用船用等級產品：變壓器采用船級變壓器，人機界麵采用6.4cundeqianrushiyitihuarenjijiemian，bianpinqidesuoyoudianlancaiyongzhuanyongdechuanyongdianlan，jiguiguitiyuanpensubufenheneibuyuansuoyouduxinjianquanbucaiyongsanfangchuli，tongpai、銅螺栓、銅tong墊dian片pian等deng銅tong製zhi器qi件jian和he所suo有you端duan子zi均jun采cai用yong特te殊shu的de導dao電dian鍍du層ceng處chu理li，機ji櫃gui內nei部bu的de所suo有you絕jue緣yuan件jian噴pen塗tu三san防fang絕jue緣yuan漆qi。通tong過guo以yi上shang設she計ji和he工gong藝yi的de特te殊shu處chu理li，利li德de華hua福fu公gong司si製zhi造zao的de中zhong壓ya變bian頻pin器qi順shun利li通tong過guo了le中zhong國guo船chuan級ji社she的de檢jian驗yan，並bing取qu得de了le船chuan級ji社she認ren證zheng證zheng書shu。
6．結束語
經jing過guo此ci次ci利li德de華hua福fu中zhong壓ya變bian頻pin器qi在zai海hai上shang平ping台tai的de成cheng功gong應ying用yong，證zheng明ming了le國guo產chan高gao壓ya變bian頻pin器qi完wan全quan能neng夠gou滿man足zu海hai上shang平ping台tai的de使shi用yong需xu要yao，打da破po了le國guo外wai廠chang家jia對dui該gai領ling域yu的de技ji術shu壟long斷duan，為wei國guo產chan設she備bei的de應ying用yong開kai辟pi了le新xin的de領ling域yu。
|
|
|
