變頻調速技術在油田上的應用

2.4 變頻調速系統的控制方式

控制系統對潛油電機進行速度控制的流程如圖2 所示，此閉環反饋控制系統主要由PLC，PID控制調節器和傳感器等部分組成。其中PLC控制潛油電機的運行狀態和觸摸屏顯示的人機界面，對潛油泵的流量進行整體控制;PID 調節器根據設定值和反饋值自動調整變頻器的頻率，控制變頻器對潛油泵進行速度調節，精確調整潛油泵的流量，提高了潛油電機的運行效率。

2.5 變頻調速系統的電路原理

變頻的總體方案為交-直-交其結構圖如圖3所示，三相高壓工頻交流電經高壓開關進入高壓整流橋整流，將交流變為直流并經過直流環節對電容器充電。直流電經逆變橋逆變，將直流電變為電壓、頻率可調的交流電，經濾波電抗器輸出至電動機。

1)整流單元由高壓二極管組成的三相全橋整流單元，將三相交流電變為直流電;

2)直流環節單元由充電電阻、真空接觸器、兩組電容量相等的電容器組成;

3)逆變橋單元由IGBT組成的三相逆變橋三電平結構，具有獨特的中點電位自動箝位功能，功率器件承受較低電壓，安全可靠，逆變器輸出電壓上升率(dv/dt)小，將直流電逆變為頻率、電壓可調的三相交流電;

4)輸出單元由濾波電抗器、電容器(作為可選件)組成，將逆變橋單元輸出的三相交流電濾波后供給電機;

5)控制系統單元由CPU 板、I/O 板、驅動板、接口板、操作鍵盤組成，控制各單元的協調運行，采集、顯示運行狀態和數據，設定、顯示系統的運行參數;

6)旁路開關單元裝置設有工頻、變頻切換，需要工頻運行時，可以通過旁路開關實現;

7)正弦濾波器單元采用LC 濾波，經過長期的實際經驗，通常深度在2 000 m 左右的油井選用2 mH 電抗器，PWM 載波頻率1 kHz，輸出電壓諧波含19%，額定工作最高頻率60 Hz。

3 應用效果

小13-19 井安裝HYVERT-MV 型中壓變頻裝置前后節能效果對比測試數據如表2 所列。

4 結語

采用中壓變頻器組成的變頻調系統，滿足了潛油電泵在不同井況下的運行要求，實現了機組的軟啟軟停，有效地避免或降低了對電機、潛油泵的沖擊損壞，實現了在電網電壓一定的情況下，輸出電壓在一定范圍內可調，有效地降低了運行能耗，提高了生產效率，延長了油田采油設備的使用壽命，減少了運行和維修費用，值得在油田推廣。