Leverandører af oliefeltspecifikke frekvensomformere minder dig om, at frekvensomformere har været meget udbredt i industriel produktion i virksomheder og folks dagligdag. Den udbredte anvendelse af frekvensomformere skyldes primært deres fremragende energibesparende og hastighedsreguleringsegenskaber. Kinas produktion og energiforbrug er blandt de højeste i verden. For at løse problemet med produkters energiforbrug, udover andre relaterede tekniske problemer, der skal forbedres, er variabel frekvenshastighedsregulering blevet et effektivt middel til energibesparelse og forbedring af produktkvaliteten.
Blandt de pumpeudstyr, der anvendes i de fleste oliefelter, er bjælkepumpeenheden i øjeblikket den mest almindeligt anvendte og har den største mængde. På den ene side er bjælkepumpeenhedens bevægelse at løfte gentagne gange op og ned, én gang pr. slag. Dens kraft kommer fra to stålglidere med betydelig vægt, der drives af elmotoren. Når gliderne løftes, fungerer de som håndtag, der sender olieudvindingsstangen ned i brønden. Når gliderne sænkes, løftes olieudvindingsstangen til brøndhovedet med olie. På grund af motorens konstante hastighed reduceres belastningen under glidernes nedstigning, og den energi, der genereres af motorens modstand, kan ikke tiltrækkes af belastningen. Den vil uundgåeligt finde en kanal til energiforbrug, hvilket får motoren til at gå i en regenerativ strømgenereringstilstand, give feedback overskydende energi til elnettet og forårsage en stigning i hovedkredsløbets busspænding, hvilket uundgåeligt vil have en indvirkning på hele elnettet, hvilket fører til et fald i strømforsyningens kvalitet og effektfaktor og risikerer bøder fra strømforsyningsvirksomheder. Fare: Hyppige højspændingschok kan beskadige motoren og mangle pålidelig beskyttelse. Når motoren først er beskadiget, kan det føre til reduceret produktionseffektivitet og øget vedligeholdelse, hvilket er yderst skadeligt for energibesparelser og reduktion af pumpeudstyrsforbrug og forårsager betydelige økonomiske tab for virksomheden. På den anden side fører indførelsen af to store stålglidere i strålepumpeenheden til mange problemer, såsom høj startpåvirkning af pumpeenheden. Ud over de to ovennævnte problemer bestemmer det særlige geografiske miljø for oliefeltproduktion, at olieudvindingsudstyr har sine egne driftskarakteristika. I den tidlige fase af oliebrøndproduktion er der en stor mængde olielager og tilstrækkelig væskeforsyning. For at forbedre effektiviteten kan strømfrekvensdrift anvendes for at sikre høj olieproduktion. I mellem- og senere faser er det let at forårsage utilstrækkelig væskeforsyning på grund af faldet i oliereserver. Hvis motoren fortsætter med at køre ved strømfrekvens, vil den uundgåeligt spilde elektrisk energi og forårsage unødvendige tab. På dette tidspunkt er det nødvendigt at overveje den faktiske arbejdssituation, reducere motorhastigheden på passende vis, reducere slaglængden og effektivt forbedre påfyldningshastigheden. For at løse ovenstående problemer kan frekvensomdannelsesteknologi introduceres i styringen af strålepumpeenheder.
Ved at bestemme motorens driftsfrekvens baseret på størrelsen af dens arbejdsstrøm, kan pumpeenhedens slaglængde nemt justeres i henhold til ændringer i brøndforholdene, hvilket opnår målet om energibesparelse og forbedrer elnettets effektfaktor. Samtidig har frekvensomformeren en lavhastigheds softstart, og hastigheden kan justeres jævnt og bredt. Den har komplette motorbeskyttelsesfunktioner, såsom kortslutning, overbelastning, overspænding, underspænding og stall, som effektivt kan beskytte motoren og det mekaniske udstyr, sikre, at udstyret fungerer ved en sikker spænding, og har mange fordele såsom jævn og pålidelig drift, forbedret effektfaktor osv. Det er en ideel løsning til transformation af olieproduktionsudstyr.
I øjeblikket er der tre hovedaspekter ved frekvensomformertransformation til strålepumpeenheder:
(1) Frekvensomdannelsen har til formål at forbedre elnettets kvalitet og reducere dets påvirkning af elnettet. Dette er primært koncentreret i situationer, hvor elforsyningsvirksomheder har høje krav til netkvaliteten. For at undgå en forringelse af netkvaliteten skal der indføres variabel frekvensstyring med det primære formål at reducere påvirkningen af pumpeenhedens arbejdsproces på nettet. Denne applikation er blevet sat på applikationsplanen i Linpan-olieproduktionsanlægget på Shengli Oilfield.
(2) Frekvensomdannelsesrenovering med energibesparelse som det primære mål. Dette er ret almindeligt. For at overvinde det store startmoment for oliefeltpumper anvendes der på den ene side elmotorer, der er meget større end den faktisk krævede effekt. Udnyttelsesgraden for elmotorer under drift er generelt mellem 20% og 30%, hvor den højeste ikke overstiger 50%. ELmotorer er ofte i en let belastningstilstand, hvilket resulterer i spild af motorressourcer. På den anden side ændrer pumpeenhedens driftstilstand sig konstant, hvilket afhænger af den underjordiske tilstand. Hvis den altid kører ved netfrekvens, vil det uundgåeligt forårsage spild af elektrisk energi. For at spare energi og forbedre effektiviteten af elmotorer er frekvensomdannelse nødvendig.
(3) Frekvensomformningsrenovering med det formål at forbedre elnettets kvalitet og energibesparelse. Denne situation kombinerer fordelene ved de to ovennævnte transformationer og er en vigtig udviklingsretning inden for applikationer.
I den faktiske anvendelsesproces er der opstået mange problemer, primært med fokus på behandlingen af den energi, der genereres af strålepumpeenhedens strømgenereringstilstand. I det første scenarie kan det være relativt praktisk at bruge en almindelig frekvensomformer med en energikrævende bremseenhed, men dette sker på bekostning af et større energiforbrug, primært fordi den genererede energi ikke kan føres tilbage til nettet. Når frekvensomformeren ikke bruges, og motoren er i elektrisk tilstand, absorberer motoren elektrisk energi fra nettet (måleren roterer fremad); når elmotoren er i genereringstilstand, frigiver den energi (måleren reverserer), og den elektriske energi føres direkte tilbage til nettet uden at blive forbrugt af lokalt udstyr. Den samlede ydeevne er, at effektfaktoren for pumpeenhedens strømforsyningssystem er relativt lav, hvilket har en betydelig indflydelse på elnettets kvalitet. Men når man bruger en almindelig frekvensomformer, har situationen ændret sig. Indgangen til en almindelig frekvensomformer er diodeensrettet, og energien kan ikke flyde i den modsatte retning. Ovennævnte del af den elektriske energi har ikke en vej tilbage til nettet og skal forbruges lokalt ved hjælp af modstande, hvilket er grunden til, at der skal anvendes energikrævende bremseenheder. I det andet og tredje scenarie er det nødvendigt at håndtere den elektriske energi, der genereres af motorens strømproduktionsstatus, korrekt og give feedback til nettet. Ellers kan den energi, der spares ved at justere pumpeenhedens slaglængde, muligvis ikke opveje den energi, der forbruges af frekvensomformerens bremseenhed, hvilket resulterer i energiforbrug under frekvensomformningsdrift, hvilket går imod målet om energibesparelse. For at løse dette problem er det nødvendigt at modificere den almindelige frekvensomformer ved at introducere en dobbelt PWM-struktur i strukturen for at sikre, at den elektricitet, der genereres under strømproduktion, føres tilbage til nettet. Introduktion af adaptiv styring i styringsmetoder for at tilpasse sig det skiftende arbejdsmiljø for strålepumpeenheder.