黑龍江 李勇

前言

變頻控制技術(shù)是90年代初發(fā)展起來的一種技術(shù)。在此之前，交流電機(jī)的調(diào)速一直是難題之一，為了滿足一些特殊的工藝要求，只能使用減速器、齒輪變速箱等一些機(jī)械調(diào)速裝置，不但調(diào)速效果不好，而且故障率高，壽命短。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的變頻調(diào)速器不僅穩(wěn)定性、可靠性越來越高，價(jià)格越來越便宜，功能也越來越強(qiáng)大，應(yīng)用范圍和前景也就越來越廣泛。

1 變頻器的種類

1.1 按變換頻率的方法分類，可分為：變——直——交變頻器和交——交變頻器兩種。

1.2 按改變變頻器輸出電壓（或電流）的方法分類：PAM和PWM兩種。

1.3 按電壓評(píng)級(jí)分類可分為：低壓型：700V以下；中壓型：700V以上～3KV以下；高壓型：3KV以上。

1.4 按用途分類：地鐵機(jī)車用變頻器；電動(dòng)車輛用變頻器；軋機(jī)用變頻器——大容量、高過載、快速響應(yīng)；風(fēng)機(jī)、泵類用變頻器。

2 變頻控制器在油田開發(fā)過程的應(yīng)用研究

2.1 變頻器在污水站濾罐反沖洗過程中的應(yīng)用

反沖洗變頻控制是在反沖洗過程開始后，變頻控制器使電機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)?開始逐步增加，使得流量上升的速度滿足要求，當(dāng)達(dá)到工藝最大流量時(shí)，PID調(diào)節(jié)閥維持這一流量，達(dá)到規(guī)定的時(shí)間開始緩降過程，直到流量降到0。

使用變頻器后，通過改變電機(jī)頻率調(diào)節(jié)反沖洗水泵的轉(zhuǎn)數(shù)，減少了系統(tǒng)的滯后時(shí)間，達(dá)到恒壓變流量控制要求，因而控制效果顯著提高。同時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是和下段工藝所需流量相關(guān)的，電機(jī)不再是滿負(fù)荷運(yùn)行，因而也節(jié)約了電能（降低了電機(jī)運(yùn)行電流），延長(zhǎng)了機(jī)泵的使用壽命。

從曲線上看，反沖洗流量曲線平滑上升和下降，近似于等腰梯形，完全符合反沖洗要求。

2.2 變頻器在配制站清水系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

變頻技術(shù)的引入，使清水泵運(yùn)行時(shí)，由變頻器控制使清水泵以低頻啟動(dòng)，并且以清水泵出口匯管壓力為準(zhǔn)，在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)向壓力設(shè)定值靠近，當(dāng)實(shí)際壓力低于設(shè)定值時(shí)，清水泵的運(yùn)行頻率增加，轉(zhuǎn)速增大，壓力升高，假如此時(shí)壓力低于設(shè)定值時(shí)，則第一臺(tái)清水泵以工頻方式運(yùn)行，第二臺(tái)清水泵再以低頻啟動(dòng)，從變頻到工頻運(yùn)行。以此類推，直到接近設(shè)置壓力為止。變頻控制器消除了啟動(dòng)時(shí)的電流過大，扭矩過大的問題，延長(zhǎng)了電機(jī)、軸及軸承的使用壽命。在電機(jī)運(yùn)行過程中，出現(xiàn)受卡、負(fù)荷過大等因素時(shí)，變頻控制器將產(chǎn)生過載故障報(bào)警，消除由于過載損壞電機(jī)及泵的現(xiàn)象。

2.3 變頻器在采油電泵井中的應(yīng)用研究

電泵井的產(chǎn)液量在聚驅(qū)開采階段有較大的變化，需要根據(jù)產(chǎn)液量的變化隨時(shí)大幅度調(diào)整電泵井機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，單靠調(diào)整油嘴滿足不了單井生產(chǎn)的需要，只有通過作業(yè)更換電泵機(jī)組，這樣投入費(fèi)用高，而變頻技術(shù)能較好的解決這一問題。采油電泵井所用的變頻控制器為中壓變頻器，其輸入電壓等于或略高于潛油電機(jī)的工作電壓，變頻控制器的輸出通過電纜直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)。應(yīng)用電泵井變頻技術(shù)，可減少電泵井過、欠載停機(jī)次數(shù)，提高電泵井的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)率，尤其是欠載停機(jī)無法正常啟泵的井，如不安裝變頻控制器，就需要對(duì)其進(jìn)行作業(yè)施工，換泵來恢復(fù)生產(chǎn)。但電泵變頻裝置的一個(gè)特點(diǎn)是具有“軟啟動(dòng)”能力，變頻驅(qū)動(dòng)裝置在低頻下，通常是10Hz左右啟動(dòng)機(jī)組，而不是使系統(tǒng)的電力系統(tǒng)部件在60Hz下幾乎瞬間啟動(dòng)以及承受高至6倍的銘牌電流。在10Hz下的電流近似地等于滿載電流。然后，通過增大頻率的辦法緩慢地提高機(jī)泵組的轉(zhuǎn)速，直到達(dá)到工作轉(zhuǎn)速。

由于在電泵井應(yīng)用變頻器有以下兩方面優(yōu)點(diǎn)：一是可以擴(kuò)大潛油電泵的應(yīng)用范圍，提高它的適應(yīng)能力；二是可以使?jié)撚碗姳脵C(jī)組在最佳條件下運(yùn)行，減少機(jī)組的磨損和電氣絕緣的老化，提高其使用壽命。使變頻器在電泵井上得到了廣泛的應(yīng)用。

3 結(jié)語

我們?cè)诟鱾€(gè)生產(chǎn)崗位應(yīng)用變頻技術(shù)后，大大方便了管理，提高了管理水平，有如下體會(huì)：

3.1 實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，變頻器內(nèi)設(shè)有PID控制功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)流量、壓力等閉環(huán)控制，保證生產(chǎn)過程的平穩(wěn)、可靠。

3.2 簡(jiǎn)化了工藝流程，在沒有增加泵和管線的條件下，應(yīng)用變頻技術(shù)，滿足了生產(chǎn)需求。

3.3 延長(zhǎng)設(shè)備的檢修周期和使用壽命。

3.4 提高效率，安裝變頻器后，使變頻器工作，對(duì)排量變化進(jìn)行自動(dòng)控制，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。

3.5 節(jié)能效果顯著。由于產(chǎn)量負(fù)荷變化、生產(chǎn)季節(jié)變化等，機(jī)泵負(fù)荷也不是恒定不變的，從實(shí)際應(yīng)用來看，對(duì)于流量變化較大的機(jī)泵負(fù)荷采用變頻調(diào)速效果顯而易見的，而且負(fù)荷變化范圍越大，節(jié)能效果越好。

[1]胡懿文.變頻調(diào)速技術(shù)在污水站反沖洗過程中的應(yīng)用.油氣田工程地面，2001.5.