朱益飛（中國(guó)石化勝利油田分公司孤東采油廠）

變頻器自上個(gè)世紀(jì)80年代問(wèn)世以來(lái)，它作為一種有效的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠、無(wú)級(jí)調(diào)速，且調(diào)速范圍寬、故障率低，啟動(dòng)電流小、正反轉(zhuǎn)容易，可實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、軟停止，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)[1]，在石油、石化、電力、新能源、冶金等多個(gè)行業(yè)得到廣泛應(yīng)用；且存在著逐年增長(zhǎng)之勢(shì)，是至今為止最具節(jié)能效果的電氣設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)以每年20%的速度增長(zhǎng)，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家普及率已達(dá)80%~85%，國(guó)內(nèi)使用普及率為25%~30%，它是節(jié)能降耗、低碳排放、增加效益、減少成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)電氣化的有效手段，預(yù)計(jì)在20年內(nèi)不會(huì)衰減。近幾年來(lái)，隨著油田節(jié)能降耗工作的迫切需要，油井變頻節(jié)能控制柜在油田生產(chǎn)中得到大量推廣應(yīng)用，但由于缺乏必要的能在變頻條件下滿足現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試要求的測(cè)試裝備和相關(guān)測(cè)試技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有監(jiān)測(cè)技術(shù)手段已不能滿足油井機(jī)采系統(tǒng)變頻控制能耗監(jiān)測(cè)工作的需要，不僅成為油井變頻節(jié)能控制柜在油田推廣應(yīng)用過(guò)程中的技術(shù)難題，而且也成為油田生產(chǎn)建設(shè)能耗測(cè)試中遇到的新問(wèn)題和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)能耗監(jiān)測(cè)的一大技術(shù)瓶頸。因此，在前期組織開(kāi)展油井變頻能耗監(jiān)測(cè)技術(shù)研究應(yīng)用工作的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)技術(shù)調(diào)研和總結(jié)，結(jié)合油田生產(chǎn)實(shí)際，提出制定油井變頻能耗監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)這一重要研究課題，對(duì)推廣應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，規(guī)范油井變頻技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)能降耗具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 對(duì)開(kāi)展油井變頻能耗監(jiān)測(cè)重要性的認(rèn)識(shí)

節(jié)約能源資源是我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策?！秶?guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》提出了“十二五”期間單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗在“十一五”期間降低20%左右的基礎(chǔ)上，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗再降低20%左右，主要污染物排放總量減少10%的約束性指標(biāo)。隨著油田逐步進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期，開(kāi)采難度不斷增大、含水不斷上升、難動(dòng)用產(chǎn)量份額不斷增加，油田節(jié)能降耗工作面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。為更好地開(kāi)展油田節(jié)能降耗工作，完成企業(yè)制定的節(jié)能降耗目標(biāo)，提高油田節(jié)能監(jiān)測(cè)在油田生產(chǎn)一體化節(jié)能管理中的作用，完善能耗評(píng)價(jià)分析體系，充分發(fā)揮節(jié)能監(jiān)測(cè)在企業(yè)節(jié)能降耗管理中的“眼睛”作用，把節(jié)能監(jiān)測(cè)和問(wèn)題整改相結(jié)合，形成有監(jiān)測(cè)、有分析、有整改、再?gòu)?fù)測(cè)的一體化節(jié)能管理模式就顯得十分重要[2]。

而油井變頻節(jié)能控制柜作為油田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中一種重要的節(jié)能控制設(shè)備，主要用于抽油機(jī)井、螺桿泵井和電泵井生產(chǎn)運(yùn)行控制、電動(dòng)機(jī)保護(hù)、生產(chǎn)工藝調(diào)參和節(jié)能降耗等工作。近幾年，隨著企業(yè)節(jié)能降耗工作的需要，油井變頻節(jié)能控制設(shè)備其應(yīng)用規(guī)模呈逐年上升之勢(shì)，且具有良好的節(jié)能降耗效果。有關(guān)文獻(xiàn)資料顯示，油井變頻控制柜除具有普通控制柜電動(dòng)機(jī)保護(hù)功能之外，可以實(shí)現(xiàn)油井無(wú)極連續(xù)調(diào)參，油井的軟啟動(dòng)。在低沖速油井替代電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)，其綜合節(jié)電率可在30%左右。在油井沖速大于4 min-1的情況下，其主要作用是調(diào)參，提高泵效，具有一定節(jié)能功能，但一般不超過(guò)10%。但是由于變頻器自身存在一定的損耗，在沖速不變的情況下，使用變頻器比不使用變頻器存在著多耗電問(wèn)題。每個(gè)廠家不同型的油井變頻控制柜存在的自身耗電量、變頻器運(yùn)行頻率與變頻控制柜自身?yè)p耗之間的關(guān)系，在哪個(gè)工作頻率段工作變頻控制柜節(jié)能效果最佳和自身能耗最低，應(yīng)用變頻控制柜對(duì)油井系統(tǒng)效率的影響如何等問(wèn)題，由于過(guò)去長(zhǎng)期以來(lái)缺乏必要的技術(shù)監(jiān)測(cè)手段，沒(méi)有開(kāi)展有效的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和研究，成為困擾油田開(kāi)展節(jié)能降耗工作的一大技術(shù)難題。因此，通過(guò)引進(jìn)高精度、寬頻帶特點(diǎn)的功率分析儀，開(kāi)展對(duì)油井變頻節(jié)能控制柜不同工作條件下自身?yè)p耗量和工作效率的測(cè)試，計(jì)算出油井變頻節(jié)能控制柜損耗，研究分析應(yīng)用油井變頻節(jié)能控制柜對(duì)油井系統(tǒng)效率的影響，不僅可對(duì)油井變頻節(jié)能控制柜性能和質(zhì)量給出客觀正確的評(píng)價(jià)，而且可通過(guò)測(cè)試掌握油井變頻節(jié)能控制柜不同頻率工作段實(shí)際損耗量的變化規(guī)律，制定油井變頻節(jié)能控制柜應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)開(kāi)展油井變頻節(jié)能技術(shù)推廣應(yīng)用和節(jié)能監(jiān)測(cè)提供技術(shù)指導(dǎo)，開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和技術(shù)分析，優(yōu)化油井變頻控制的生產(chǎn)運(yùn)行，降低損耗，提高效率，提高對(duì)油井變頻控制柜的應(yīng)用認(rèn)識(shí)，都具有十分重要的意義。

2 油井變頻能耗監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定原則

制定油井變頻能耗監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)必須以企業(yè)發(fā)展需求為主導(dǎo)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際，積極采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、協(xié)調(diào)配套[3]。其制定原則主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1）性能原則：技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在確立技術(shù)指標(biāo)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先性能特性，其次才選用描述特性。性能特性優(yōu)先的原則有時(shí)也被稱為最大自由度原則。因?yàn)橐豁?xiàng)好的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是在技術(shù)要求和質(zhì)量指標(biāo)上做出科學(xué)而巧妙的結(jié)合，并在實(shí)施中保持方案選擇上的最大自由度。

2）技術(shù)先進(jìn)性原則：測(cè)試技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定是對(duì)油田測(cè)試工作的一種技術(shù)規(guī)范，如果沒(méi)有具有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性和指導(dǎo)作用，就失去了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定的意義。

3）可檢驗(yàn)性原則：標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)范的內(nèi)容應(yīng)該是可以被證實(shí)的，如果所規(guī)定內(nèi)容不能得到驗(yàn)證，這類要求將使標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法實(shí)施。

4）可操作性原則：制定的標(biāo)準(zhǔn)必須要結(jié)合實(shí)際，具有可操作性和實(shí)用性。如果制定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不具操作性，那么最先進(jìn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都是無(wú)用的。

3 監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容

3.1 監(jiān)測(cè)對(duì)象及范圍

監(jiān)測(cè)對(duì)象為油井變頻節(jié)能控制柜。監(jiān)測(cè)范圍為油井變頻節(jié)能控制柜輸入端、輸出端功率信號(hào)、頻率信號(hào)和諧波信號(hào)測(cè)試等。

3.2 監(jiān)測(cè)儀器技術(shù)要求

1）各種測(cè)試儀器應(yīng)經(jīng)過(guò)具有相應(yīng)資質(zhì)的計(jì)量部門檢定，并在檢定的有效期內(nèi)。

2）測(cè)試儀器的量程選取應(yīng)在儀器規(guī)定的使用范圍內(nèi)。

3）測(cè)試儀器可滿足用于高效化變頻控制系統(tǒng)能耗的測(cè)試與評(píng)價(jià)，可進(jìn)行高精度、高穩(wěn)定性且再現(xiàn)性良好的功率測(cè)量。

4）測(cè)試儀器可滿足用于變頻控制系統(tǒng)的維護(hù)需要，可在現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)單地測(cè)量變頻器次級(jí)側(cè)的功率，可同時(shí)進(jìn)行變頻器初級(jí)側(cè)與次級(jí)側(cè)的測(cè)量，可測(cè)量變頻器的噪音。

5）測(cè)試儀器的準(zhǔn)確度等級(jí)不應(yīng)低于0.5級(jí)。

6）對(duì)于抽油機(jī)井，應(yīng)采用能計(jì)及負(fù)功的儀器。

3.3 對(duì)監(jiān)測(cè)人員的要求

從事現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的人員必須經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)，考核合格持證上崗，以保證測(cè)試的準(zhǔn)確度[3]。

3.4 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括各次（2～25次）諧波電流、諧波電壓、各次（2～25次）電壓含有率、電壓總諧波畸變率（%）、電流總諧波畸變率（%）、功率、電流、電壓、頻率、功率因數(shù)、油井變頻控制柜損耗。油井變頻控制柜損耗測(cè)試項(xiàng)目應(yīng)包括油井變頻節(jié)能控制柜在不同工作頻率段（主要選擇45、40、35、30、25 H z和20H z等6個(gè)運(yùn)行頻率點(diǎn)）的損耗測(cè)試，同一臺(tái)油井變頻節(jié)能控制柜在50H z運(yùn)行頻率下，工頻運(yùn)行與變頻運(yùn)行之間監(jiān)測(cè)其損耗測(cè)試，同一口油井同工作頻率不同控制方式下的油井變頻控制柜損耗測(cè)試，以及油井變頻節(jié)能控制柜對(duì)油井系統(tǒng)效率測(cè)試結(jié)果的影響測(cè)試等。

3.5 監(jiān)測(cè)方法

測(cè)點(diǎn)的選擇應(yīng)該便于安裝測(cè)試線，并且保證安全。諧波信號(hào)測(cè)試必須符合Q/S H 10202214—2013《機(jī)械采油井低壓供電系統(tǒng)諧波測(cè)試與評(píng)定規(guī)范》和G B/T 14549—1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》中的要求。功率測(cè)試必須符合S Y/T 5264—2006《油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測(cè)試和計(jì)算方法》 和G B/T 20161—2006《變頻器供電中有籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用導(dǎo)則》中的要求。波測(cè)試時(shí)必須選用有零線的線制，測(cè)試時(shí)必須區(qū)分地線和零線，否則會(huì)造成錯(cuò)誤。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試操作要嚴(yán)格按照測(cè)試儀器使用操作程序執(zhí)行。測(cè)試時(shí)間必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的要求[4-6]。

3.6 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理

原始測(cè)試數(shù)據(jù)的記錄、測(cè)試數(shù)據(jù)處理、測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析、測(cè)試結(jié)論要符合Q/S H 1020 2214—2013《機(jī)械采油井低壓供電系統(tǒng)諧波測(cè)試與評(píng)定規(guī)范》和S Y/T 5264—2006《油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測(cè)試和計(jì)算方法》中的規(guī)定要求。監(jiān)測(cè)結(jié)論和建議要科學(xué)準(zhǔn)確，并可操作實(shí)施，對(duì)改進(jìn)油井變頻節(jié)能控制柜的優(yōu)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)油田生產(chǎn)節(jié)能降耗工作具有重要的指導(dǎo)意義。

3.7 監(jiān)測(cè)報(bào)告的編寫

監(jiān)測(cè)報(bào)告的編寫內(nèi)容應(yīng)包括測(cè)試項(xiàng)目名稱、測(cè)試地點(diǎn)（被測(cè)單位）、測(cè)試日期、測(cè)試單位、測(cè)試負(fù)責(zé)人、測(cè)試參加人員、報(bào)告編寫人和報(bào)告審核人，正文內(nèi)容應(yīng)包括測(cè)試任務(wù)和目的要求、測(cè)試的選取及監(jiān)測(cè)依據(jù)、測(cè)點(diǎn)布置及測(cè)試儀器說(shuō)明、測(cè)試工況說(shuō)明、測(cè)試結(jié)果分析及建議、測(cè)試結(jié)果匯總表等內(nèi)容，測(cè)試原始數(shù)據(jù)及測(cè)試報(bào)告應(yīng)由測(cè)試單位存檔備查。

4 規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)編寫應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編寫人員在標(biāo)準(zhǔn)起草過(guò)程中應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

1）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編寫人員在起草前必須進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)編寫知識(shí)培訓(xùn)，熟悉掌握標(biāo)準(zhǔn)編寫的基本技能；同時(shí)，在開(kāi)展相關(guān)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，收集各種技術(shù)資料，了解掌握油井變頻能耗監(jiān)測(cè)技術(shù)的工藝測(cè)試情況，組織編寫人員進(jìn)行討論，征求相關(guān)管理部門人員的意見(jiàn)和建議，查閱相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確定標(biāo)準(zhǔn)的基本內(nèi)容。

2）標(biāo)準(zhǔn)編制格式要嚴(yán)格按照企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求編寫。標(biāo)準(zhǔn)分類、被替代標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)中英文名稱等各項(xiàng)要素應(yīng)完整，標(biāo)準(zhǔn)的名稱、范圍表述、引用文件、術(shù)語(yǔ)與定義、標(biāo)準(zhǔn)和附錄中的表和圖、法定計(jì)量單位等都應(yīng)準(zhǔn)確規(guī)范。

3）標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容要正確、完整、合理、可行，規(guī)定的主要指標(biāo)或要求的依據(jù)要充分，且符合本專業(yè)技術(shù)發(fā)展方向，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的文字表達(dá)要簡(jiǎn)明、準(zhǔn)確，語(yǔ)言邏輯要嚴(yán)謹(jǐn)，且用詞要準(zhǔn)確。

4）編制說(shuō)明應(yīng)包括任務(wù)來(lái)源、工作簡(jiǎn)要過(guò)程、采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的情況、確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的依據(jù)，以及標(biāo)準(zhǔn)發(fā)行范圍、數(shù)量等相關(guān)事項(xiàng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著油田開(kāi)發(fā)的不斷深入和節(jié)能降耗工作的迫切需要，油井控制方式的不斷更新，油井節(jié)能變頻控制柜應(yīng)用數(shù)量越來(lái)越多。開(kāi)展油井變頻能耗監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究與應(yīng)用，規(guī)范企業(yè)油井變頻監(jiān)測(cè)技術(shù)，提升企業(yè)節(jié)能監(jiān)測(cè)能力，實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)能降耗和低碳綠色發(fā)展，既是油田企業(yè)自身發(fā)展的需要，也是企業(yè)肩負(fù)的一項(xiàng)政治責(zé)任、經(jīng)濟(jì)任務(wù)和社會(huì)義務(wù)。制定油井變頻能耗監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)需要對(duì)該技術(shù)進(jìn)行研究、實(shí)踐、總結(jié)和提升，從而制定出一個(gè)在本行業(yè)本系統(tǒng)內(nèi)認(rèn)可并遵循的規(guī)范性文件，制定出符合市場(chǎng)、滿足企業(yè)發(fā)展需要的企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，真正占據(jù)企業(yè)技術(shù)市場(chǎng)的制高點(diǎn)，更好地為企業(yè)節(jié)能減排和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)建設(shè)服務(wù)。

[1]程明,劉佳暢.淺談變頻技術(shù)在油田抽油機(jī)上的應(yīng)用[J].變頻技術(shù)應(yīng)用,2011,6(1):94-114.

[2]朱益飛.油田變頻器的諧波危害及對(duì)策措施[J].電能質(zhì)量,2012,4(2):92-94.

[3]朱益飛.關(guān)于制定油田機(jī)采系統(tǒng)低電壓諧波測(cè)試技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的探討[J].電能質(zhì)量,2012,4(6):101-103.

[4]SY/T5264-2006油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測(cè)試和計(jì)算方法[S].北京:石油工業(yè)出版社,2006.

[5]Q/SH10202214-2013機(jī)械采油井低壓供電系統(tǒng)諧波測(cè)試與評(píng)定規(guī)范[S].北京:石油工業(yè)出版社,2013.

[6]GB/T14549－1993電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波[S].北京:電力工業(yè)出版社,1993.