变频设备的合理应用研究

变频设备的合理应用研究

摘 要 采油三厂变频装置现有280余台，涵盖采、注、输、掺、电加热等各系统，是自控系统中的核心部件。通过变频调速与自动控制，使系统各项参数保持稳定，同时变频输出功率始终与负载功率保持一致，消除了机泵“大马拉小车”所导致的电能浪费。 关键词 变频自耗；变频经济运行

中图分类号te3 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2013）86-0130-02

变频与自动调温装置相结合在井口、大站加热炉燃油系统的应用

1变频自身损耗 1.1变频自身损耗的构成

变频主机的作用是改变电源供电方式，即将额定电压380v、额定频率50hz的三相交流电，通过整流——逆变，为负载提供一个频率与电压都连续可调的三相交流电源。在整流——逆变，以及制动过程中都要消耗热能，因此变频的自身损耗主要是热能。 1.2几种常见变频的自身损耗 1）带注水泵时变频的自身损耗[1]

在变频50hz满负荷运行与工频运行相比，多消耗功率5.5kw，单耗增加0.42kw·h/m3，折合每天多消耗电量220kw·h。 2）带电泵井离心泵时变频的自身损耗

在14-8-3井电泵变频计量对比，变频50hz满负荷运行与工频运行相比，每天多消耗440kw·h，折合消耗功率高18.3kw，吨液单耗增加5.4kw·h/m3。 2 变频经济运行

2.1变频带地面泵类负载时的经济运行

通过官二联9#注水泵检测对比，在相同压力条件下，变频的经济运行区间在25-40hz，扩大范围在20-45hz，在不同频率区间时的状况如下：

1）当运行频率低于20hz时，泵的排量较低，负载消耗功率较低，但变频与机泵设备的自身损耗占整个系统消耗功率的比重较高，导致注水单耗大幅增加。以上表为例，与30hz～40hz单耗对比，增加0.78kw·h/m3～0.99kw·h/m3；

2）当运行频率在30hz～40hz时，泵的排量较高，负载消耗功率较低，单耗较低且变化范围较小，变频调参与节能效果最佳； 3）当运行频率在47hz时，泵的排量接近变频最大值，与工频运行排量对比相差较大，而消耗功率与工频运行消耗功率基本持平；

4）当47hz<运行频率≤50hz时，变频调参范围极小（泵的排量变化极小），且处于浪费电能的状态。 2.2变频带井筒举升泵类负载时的经济运行

通过小14-8-3电泵井电力自动计量数据对比，在相同油压条件

下，变频的经济运行区间在35hz～43hz左右，扩大范围在30hz～45hz，在不同频率区间时的状况如下。

1）当运行频率低于30hz左右时，由于泵的实际扬程大幅度降低，不能将液体举升到井口，产液量为零，单耗为零。

2）当运行频率在35hz～43hz时，泵的排量较高，负载消耗功率较低，单耗较低且变化范围较小，变频调参与节能效果最佳。 3）当运行频率在46hz～47hz时，泵的排量与耗电量以及产液单耗与工频运行持平。

4）当47hz<运行频率<50hz时，变频调参范围极小（泵的排量变化极小），且处于浪费电能的状态。 3 变频与自动调温装置相结合在系统的应用

变频与自动调温装置相结合在井口、大站加热炉燃油系统的应用。

由于部分油井原油物性差，始终不能彻底停用电加热，但为使用电更加合理，采油三厂电力管理中心技术人员已经研制成功包括依据大气温度自动调整设定温度的工频加热柜，因电加热器变频恒温控制柜具有技术最成熟、运行最稳定、节能效果最佳，以及具有现成的维护网络等多重特点，在此进行重点介绍。 3.1电加热器变频恒温控制技术的特点

电加热恒温变频控制技术以常规变频器为核心，用两个温度传感器分别采集大气温度与电加热器出口温度，两个pid调节器对温

度信号进行处理：当大气温度变化时，电加热出口设定温度值相应调整（呈反比例对应关系），变频器根据电加热出口设定温度与实际温度的差值情况相应调整输出功率，最终实现回油温度基本保持稳定。

电加热器变频恒温加热彻底解决了单一设定温度值不能与大气温度相适应的问题，随着气温的升高，加热功率随之降低，管线内原油温度随着气温的变化可相应变化，消除了多余电能损耗。 3.2电加热器变频恒温控制现场应用效果

我们通过对家39-63井23天时间的试验结果表明，与常规电加热器（家43-61）控制方式相比，平均日节电量209.7kw·h，节电率达55.8%（两台电加热棒额定功率均为20kw，处于同一区块、同一条供电线路、管线距离基本相等，其原油物性相近、运行电压相等、管线散热相近。经检测，在工频运行时，实际加热功率同为23kw，日耗电量均在550kw·h）。 3.3效益分析

产品采用30kw常规变频，可适应常规20kw与30kw两种管道电加热器，因具有自主知识产权，单台价格低于2.5万元，单井年可节电8万度，折合电费5.48万元。投资回收期仅0.45年。因电加热器采用变频启动无冲击电流，运行电流平稳，使电加热器与变频器的使用寿命延长，而运行条件不受任何限制。采油三厂全厂推广应用，年节电规模可达500～600万度。

4结论

变频在不同条件下使用具有不同的经济运行区间，要合理的配备与使用变频。

1）地面泵类负载采用变频电源时，应注意优化运行参数与泵的组合，使变频在经济区间内运行，禁止47hz以上高频与20hz以下低频运行；

2）电泵井采用变频电源时，选井时应优先考虑供液不足油井，以减少停井次数、延长检泵周期为主，节能为辅；在变频运行时，要拆除油嘴生产，防止节流损耗；

3）抽油机通过调频调参改变上、下行程的频率来实现抽油机的“快提慢放”，减少抽油杆的交变载荷，达到延长检泵周期与节能的目的；

4）电热杆采用中频变频电源供电时，要充分利用变频的功率调整（调电流）、分时段自动运行功能，摸索电热杆降功率与间开运行的可能性；

5）变频设备在管道电加热器的自动恒温控制，使加热器加热功率随着气温的变化而自动变化，完全实现了电加热设备的全自动节能运行。 参考文献

[1]变频调速技术基础教程.机械工业，2010，2. [2]变频器使用指南.化学工业出版社，2010，2.