司軍（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

大慶油田變頻器質(zhì)量檢驗項目的研究

司軍（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

隨著大慶油田含水率的逐年升高，產(chǎn)油單耗也在逐年升高，大慶油田年耗能量巨大，而耗能設(shè)備中主要是耗電設(shè)備，隨著大慶油田產(chǎn)量逐年遞減，電動機(jī)負(fù)載率逐年降低，變頻調(diào)速作為電動機(jī)節(jié)能的主要方式得到廣泛應(yīng)用，但因為專業(yè)的質(zhì)量檢測或檢驗項目及指標(biāo)不符合大慶油田生產(chǎn)實際，存在使用壽命短、節(jié)能效果不明顯等問題。通過對大慶油田變頻器使用過程中存在問題進(jìn)行分析，結(jié)合實踐經(jīng)驗，總結(jié)出適合大慶油田生產(chǎn)實際的變頻器質(zhì)量檢驗的項目及技術(shù)指標(biāo)，為油田節(jié)能降耗和變頻器質(zhì)檢工作開展提供參考。

油田；節(jié)能；變頻器；質(zhì)檢

變頻器的原理是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電動機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。主要分為整流器、中間電路、逆變器、控制電路四部分[1]。隨著油田進(jìn)入高含水期，生產(chǎn)環(huán)節(jié)中節(jié)能降耗和安全生產(chǎn)成為油田生產(chǎn)的兩個重要方面，變頻器的使用能夠滿足節(jié)能降耗和安全生產(chǎn)的實際要求。變頻器的使用可以控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，滿足節(jié)約能源和穩(wěn)定生產(chǎn)的需要。變頻器應(yīng)用廣泛主要得益于其優(yōu)秀的節(jié)能效果和調(diào)速特性。因大慶油田變頻器運行環(huán)境有溫度較低、野外環(huán)境惡劣、安裝密度大等特點，導(dǎo)致了變頻器的通用質(zhì)量檢驗指標(biāo)不能滿足大慶油田實際要求，需要制定適合大慶油田自身生產(chǎn)特點的變頻器質(zhì)量檢驗指標(biāo)。

1 變頻器使用基本概況

大慶油田變頻器前期主要應(yīng)用于注水、集輸系統(tǒng)，“十二五”期間隨著機(jī)采井產(chǎn)量的減少為了便于調(diào)節(jié)參數(shù)，大量安裝變頻器。大慶油田變頻器應(yīng)用具有以下特點：

1）變頻器損壞率較高。變頻器在油田不同生產(chǎn)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，截止到2015年底大慶油田共有各類變頻器2萬多臺，其中計量站應(yīng)用變頻器約占40%，油井應(yīng)用占60%。油田用變頻器損壞率較高，年損壞率已經(jīng)超過10%。以某采油廠為例（表1），2015年在用變頻器1776臺，年維修變頻器195臺。因故障率較高，影響油田正常生產(chǎn)，除去人為因素以外，變頻器質(zhì)量不能滿足油田生產(chǎn)需要是主要原因。

表1 某采油廠2015年變頻器損壞情況統(tǒng)計

2）變頻器的管理措施全面。多數(shù)采油廠對變頻器的管理采取誰安裝誰負(fù)責(zé)、誰使用誰管理的原則，在日常管理上，各采油廠針對現(xiàn)場使用情況制定相應(yīng)的管理制度，由專人負(fù)責(zé)變頻器的維護(hù)。但是變頻器保修期較短，后期損壞多數(shù)為外部委托維修，一般為變頻器的生產(chǎn)廠家，單臺維修費用較高。

2 影響變頻器正常使用的原因

大慶油田由于生產(chǎn)工藝的制約，大部分變頻器長期運行在野外或集中安裝在狹小的機(jī)房內(nèi)，加上大慶地區(qū)冬季溫度較低，變頻器的工作環(huán)境比較惡劣，對變頻器的運行可靠性提出了很高的要求。目前大慶油田變頻器常見故障一般有氣候環(huán)境影響類故障、欠壓過壓過流類故障、過載類故障、控制電路故障、人為操作維護(hù)及其它類故障等6大類。通過對大慶油田某采油廠585臺故障變頻器進(jìn)行分析，可得到對應(yīng)變頻器故障類型及所占比例，詳見表2。

表2 變頻器損壞原因統(tǒng)計

大慶油田變頻器損壞原因中過載類故障相對較少，主要原因是變頻器選型時，會留出足夠裕度保證生產(chǎn)穩(wěn)定[2]，盡量避免出現(xiàn)過載現(xiàn)象，這也是變頻器低負(fù)載運行效率不高的主要原因[3]。過熱也是一種比較常見的故障，對變頻器的可靠性的影響，主要原因是周圍溫度過高，風(fēng)機(jī)堵轉(zhuǎn)，溫度傳感器性能不良原因引起[2-4]。

3 變頻器質(zhì)量檢驗項目及指標(biāo)的確定

通過對大慶油田常用變頻器故障類型的分析，依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 30844.1—2014《1 k V以上不超過35 k V的通用變頻調(diào)速設(shè)備第1部分：技術(shù)條件》中的試驗項目，整理出變頻器的重點質(zhì)量檢驗項目，見表3所示。

表3 變頻器故障類型與相關(guān)質(zhì)量檢驗項目對應(yīng)

環(huán)境適應(yīng)性檢測項目，按照GB/T 30844.1—2014中的規(guī)定環(huán)境溫度范圍5～40℃，而大慶油田變頻器應(yīng)在零下30℃仍可穩(wěn)定運行，國家標(biāo)準(zhǔn)中的考核指標(biāo)不能滿足實際需要[5]。

關(guān)于電能質(zhì)量（諧波干擾），表3中只是提到了變頻器自身的故障，但變頻器對電動機(jī)及電網(wǎng)的影響也不容忽視。大慶油田在用變頻器主電路基本為交流-直流-交流的形式，外部輸入380 V/50 Hz工頻電源，經(jīng)三相橋式不可控整流成直流電壓，經(jīng)濾波電容濾波及大功率晶體管開關(guān)元件逆變?yōu)轭l率可調(diào)的交流信號。在變頻器大量應(yīng)用后，會產(chǎn)生大量的諧波。諧波不僅能夠影響電動機(jī)效率，引起轉(zhuǎn)矩脈動和出力不足，而且能夠增加輸電線路、變壓器和電力電容器的損耗，電能質(zhì)量的控制問題受到電力部門和消費者的關(guān)注。所以控制變頻器諧波的產(chǎn)生，應(yīng)把電能質(zhì)量列入到檢驗項目中[6]，其他項目為國家標(biāo)準(zhǔn)要求的項目，大慶油田變頻器重點檢驗項目為環(huán)境適應(yīng)性、保護(hù)功能、過載能力、輸出能力、溫升試驗、電能質(zhì)量。

國家標(biāo)準(zhǔn)要求變頻器的出廠檢驗項目為一般檢查、絕緣試驗、電氣間隙和爬電距離、接地保護(hù)連續(xù)性、輕載運行、保護(hù)功能，均為一般安全類檢驗，缺少對于變頻器自身性能的檢驗和針對大慶油田生產(chǎn)實踐的檢驗項目。結(jié)合大慶油田生產(chǎn)實際，總結(jié)出大慶油田變頻器質(zhì)量檢驗項目，見表4。

表4 變頻器質(zhì)量檢驗項目

檢驗項目的試驗方法參照GB/T 30844.2—2014《1 k V以上不超過35 k V的通用變頻調(diào)速設(shè)備第2部分：試驗方法》，評價指標(biāo)參照GB/T 30844.1—2014《1 k V以上不超過35 k V的通用變頻調(diào)速設(shè)備第1部分：技術(shù)條件》，其中環(huán)境適應(yīng)性中的低溫試驗建議考慮到使用地點的最低溫度，電能質(zhì)量可參考GB/T 24337—2009《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)間諧波》中的規(guī)定，其他相關(guān)變頻器標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)有以上標(biāo)準(zhǔn)引用。

[1]劉爾俊，劉超群，張超，等.變頻器的油田應(yīng)用及節(jié)能效果[J].石油石化節(jié)能，2016（10）：55-57.

[2]楊啟新.淺談變頻器應(yīng)用中的幾個問題[J].電工技術(shù)，1997（4）：25-27.

[3]朱益飛.關(guān)于油田變頻器常見故障的分析與處理[J].變頻器世界，2012（2）：107-109+94.

[4]梁淼，董建華，黃志洪.變頻器的溫升及其試驗方法探討[J].變頻器世界，2011（5）：96-99.

[5]王領(lǐng)，高明.環(huán)境溫度過低對變頻器啟動的影響[J].電世界，2012（11）：32.

[6]倪梅娟，張小青，肖如泉.變頻器的電能質(zhì)量問題及解決措施[J].電氣技術(shù)，2007（11）：34-37.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.05.014

2016-11-20

（編輯 杜麗華）

司軍，2011年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院（石油工程專業(yè)），從事油氣田生產(chǎn)、油氣集輸和注水管理工作，E-mail：sj13199076999@163. com，地址：黑龍江省大慶油田采油三廠第三油礦，163000。