安川富士三菱abb在抽油机井变频器工作原理、技术参数
一、 安川富士三菱abb在抽油机井变频器工作原理、技术参数
1、工作原理
ipc－pmd系列变频器采用了最新的双pwm拓扑结构的四象限运行变频控制技术。变频器主要采用交一直一交方式．变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为igbt三相桥式逆变器。且输出为pwm波形，中问直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源。然后再把直流电源转换成不同频率的交流电供给电动机。使电动机获得无极调速所需要的电压电流和频率。
2、技术参数
cpu：采用军品32bit dsp，-40℃～+90℃气温条件下能正常工作。可靠性较商用变频器大大提高。
冲次可调，30% ～120%。
内置回馈制动单元，可把再生电能回馈电网。因已配置电抗器和噪声滤波器，可直接与380v/660v电网驳接使用。回馈电网的能量，效率97％。
系统无功损耗小，功率因素cos∮＞0.96，同一供电线路可适当加载，节省增容费。
柔性启动，降低电网载荷冲击，对电机和设备无冲击。
电能回收部分，比普通商用变频器多节能15～25％。热损耗为电阻制动的3％以下。
二、试验应用情况
2006年经过调研，在新木采油厂采油四队安装ipc-md抽油机井变频柜4台，用于先导性试验。
1、试验井基本数据
这4口井是2005年新投的油井，经过初期短暂的高产后，日产液大幅度下降，平均泵效仅为10.7％，平均系统效率仅为6.1％。除118-160井外，其它三口井冲次己经接近最小，无法调小冲次。
2、试验井效果
(1)、冲次任意调节
不用更换皮带轮，不需停产调节速度，提高了生产效率。解决了因调速造成的停产和冲次无法调小问题。
(2)、分段转速控制
通过变频对抽油机转速的调节，根据抽油机的特殊工况，把转速控制细划为上冲程转速控制和下冲程转速控制，减少漏失，提高泵充满程度，提高泵效。
(3)、提高油井的产量和泵效
根据油井的实际供液能力，动态调整抽取速度，使油井的供排协调，减少泵的空行程，提高泵效。4口井，提高泵效16.58％，日产液提高0.5，日产油提高0.2。
(4)、提高功率因数
使用变频器后，电动机功率因数提高到接近1，从而减轻了电网和变压器的负担，降低了线损，节省了无功损耗的电费。
(5)、对电网和设备无冲击
当电机在工频状态下启动时，启动电流相当于5～7倍额定电流，对抽油设备和供电电网造成很大的冲击，尤其是118-160井稀土永磁电机在启动瞬间产生很大的电流和震动，使用变频后电机柔性启动，使启动电流降至3-4倍，减少了对电网和抽油设备的冲击。
(6)、改善了抽油杆受力状况
光杆抽油速度对抽油杆受力有很大的影响，变频降冲次和优化上下冲程速度实现上慢下快，改善抽油杆循环特性。
(7)、提高系统效率
变频器应用油井使供排协调，泵充满程度提高，改善杆管应力，提高了井下效率；减少地面无功损耗，提高了地面效率，整体上系统效率明显提高。
(8)、减少电机能耗
油井调小频率，平均输入功率减少3.66kw，平均吨液耗电减少27.62kw.h，平均日耗电减少87.78kw。
(9)、负功能够回馈电网
对生产中的负功，使用回馈式制动单元，能把再生电能回馈电网。内部已经安装有电抗器和噪声滤波器，全程噪声过滤，不会污染电网和干扰其他设备。
(10)、减少热洗清蜡的负影响
油井热洗时，调频提高冲次，增加理论排量，强排生产，可以明显缩短含水恢复期，减少影响产油量。
三、经济效益分析
⑴产出费用
①节省电量费用：
3.66kw×24h×360d×0.47元/kw.h＝14862.5元
②少影响产油量费用：
洗井影响：1445元/吨×2吨/次×10次＝28900元
③增产量：
1445元/吨×0.2吨×360天＝104040元
合计：14.7802万元元
⑵投入费用
①设备投入费用：整套设备投资25000元
这套装置投入产出比是1：5.912，而且这套装置寿命较长，可以长久使用，经济效益非常可观。
四、结论
从变频器应用现场数据分析，变频器一次性投入较高，但解决了机械采油系统功率因数低、电机启动转矩大、负载率低、能耗大的问题。电机起动性能良好、功率因数提高到0. 98 、节电率达40 %以上。
◎变频后无极调速，调速范围广，调速过程平滑；
◎调频后功率因数接近1；
◎柔性起动，可大幅度降低对供电变压器装机容量的要求，并使电机振动及噪音大大减小。
◎降低抽油泵容积损失，提高了泵充满系数。
◎抽油机运转性能得到改善，动载荷明显减少，载荷线光滑平直。
◎减少杆管磨损次数，改善杆管受力状态，延长杆管寿命；
◎降低电机输入功率和油井吨液耗电。