Los proveedores de convertidores de frecuencia específicos para yacimientos petrolíferos les recuerdan que los convertidores de frecuencia se han utilizado ampliamente en la producción industrial de empresas y en la vida cotidiana. Su amplia aplicación se debe principalmente a sus excelentes características de ahorro de energía y regulación de velocidad. La producción y el consumo de energía de China se encuentran entre los más altos del mundo. Para solucionar el problema del consumo de energía de los productos, además de otros problemas técnicos relacionados que requieren mejoras, la regulación de velocidad de frecuencia variable se ha convertido en una medida eficaz para el ahorro de energía y la mejora de la calidad del producto.
Actualmente, entre los equipos de bombeo utilizados en la mayoría de los yacimientos petrolíferos, la unidad de bombeo de viga es la más utilizada y la más numerosa. Por un lado, el movimiento de la unidad de bombeo de viga consiste en subir y bajar repetidamente, una vez por carrera. Su potencia proviene de dos deslizadores de acero de considerable peso, accionados por un motor eléctrico. Al subir, los deslizadores actúan como palancas, impulsando la varilla de extracción de petróleo hacia el pozo. Al bajar, la varilla de extracción de petróleo se eleva hasta la boca del pozo con el petróleo. Debido a la velocidad constante del motor, la carga se reduce durante el descenso de los deslizadores, y la energía generada por el arrastre del motor no puede ser absorbida por la carga. Esto inevitablemente encontrará un canal para el consumo de energía, provocando que el motor entre en un estado de generación de energía regenerativa, retroalimentando el exceso de energía a la red eléctrica y provocando un aumento en la tensión del bus del circuito principal, lo que inevitablemente afectará a toda la red eléctrica, provocando una disminución en la calidad del suministro eléctrico y el factor de potencia, y el riesgo de multas por parte de las empresas de suministro eléctrico. Peligro: Las descargas eléctricas frecuentes pueden dañar el motor y reducir su protección. Una vez dañado, el motor puede reducir la eficiencia de producción y aumentar las necesidades de mantenimiento, lo que perjudica enormemente la conservación de energía y el consumo de los equipos de bombeo, causando importantes pérdidas económicas a la empresa. Por otro lado, la introducción de dos grandes deslizadores de acero en la unidad de bombeo de viga genera numerosos problemas, como un alto impacto en el arranque de la unidad. Además de los dos problemas mencionados, el entorno geográfico específico de la producción petrolera determina que los equipos de extracción de petróleo tengan sus propias características operativas. En la etapa inicial de la producción de pozos petroleros, existe una gran cantidad de petróleo almacenado y un suministro de líquido suficiente. Para mejorar la eficiencia, se puede adoptar la operación a frecuencia industrial para garantizar una alta producción de petróleo. En las etapas intermedias y posteriores, debido a la disminución de las reservas de petróleo, es fácil que el suministro de líquido sea insuficiente. Si el motor continúa funcionando a frecuencia industrial, inevitablemente desperdiciará energía eléctrica y causará pérdidas innecesarias. En este punto, es necesario considerar la situación de trabajo real, reducir adecuadamente la velocidad del motor, reducir la carrera y mejorar eficazmente la tasa de llenado. Para resolver los problemas mencionados anteriormente, se puede introducir la tecnología de conversión de frecuencia en el control de las unidades de bombeo de haz.
Al determinar la frecuencia de operación del motor en función de la magnitud de su corriente de trabajo, la carrera de la unidad de bombeo se puede ajustar fácilmente según las condiciones del pozo, logrando así el objetivo de ahorro de energía y mejorando el factor de potencia de la red eléctrica. Al mismo tiempo, el convertidor de frecuencia cuenta con un arranque suave a baja velocidad, lo que permite un ajuste suave y amplio de la velocidad. Cuenta con funciones completas de protección del motor, como cortocircuito, sobrecarga, sobretensión, subtensión y bloqueo, lo que protege eficazmente el motor y el equipo mecánico, garantizando que el equipo funcione a un voltaje seguro y ofrece numerosas ventajas, como un funcionamiento suave y confiable, un factor de potencia mejorado, etc. Es una solución ideal para la transformación de equipos de producción petrolera.
En la actualidad, existen tres aspectos principales de la transformación del convertidor de frecuencia para unidades de bombeo de haz:
(1) La transformación de la conversión de frecuencia tiene como objetivo mejorar la calidad de la red eléctrica y reducir su impacto en ella. Esto se concentra principalmente en situaciones donde las empresas de suministro eléctrico tienen altos requisitos de calidad de la red. Para evitar un deterioro de la calidad de la red, es necesario introducir un control de frecuencia variable, con el objetivo principal de reducir el impacto del proceso de trabajo de la unidad de bombeo en la red. Esta aplicación se ha incluido en el programa de aplicación en la planta de producción de petróleo Linpan del yacimiento petrolífero de Shengli.
(2) Renovación de la conversión de frecuencia con el objetivo principal de ahorro de energía. Esto es bastante común. Por un lado, para superar el alto par de arranque de las unidades de bombeo en yacimientos petrolíferos, se utilizan motores eléctricos con una potencia mucho mayor que la requerida. La tasa de utilización de los motores eléctricos durante la operación suele estar entre el 20 % y el 30 %, y la máxima no supera el 50 %. Los motores eléctricos suelen funcionar con poca carga, lo que genera un desperdicio de recursos. Por otro lado, las condiciones de funcionamiento de la unidad de bombeo cambian constantemente, dependiendo del estado del subsuelo. Si siempre opera a la frecuencia de red, inevitablemente se desperdiciará energía eléctrica. Para ahorrar energía y mejorar la eficiencia de los motores eléctricos, es necesario realizar una conversión de frecuencia.
(3) Renovación de la conversión de frecuencia para mejorar la calidad de la red eléctrica y el ahorro de energía. Esta situación combina las ventajas de las dos transformaciones anteriores y constituye una importante línea de desarrollo en diversas aplicaciones.
En el proceso de aplicación real, han surgido numerosos problemas, principalmente relacionados con el procesamiento de la energía generada por la unidad de bombeo de haz. En el primer caso, usar un convertidor de frecuencia convencional con una unidad de frenado que consume mucha energía puede ser relativamente conveniente, pero implica un mayor consumo de energía, principalmente porque la energía generada no puede reinyectarse a la red. Cuando el convertidor de frecuencia no se utiliza y el motor está en estado eléctrico, este absorbe energía eléctrica de la red (el medidor gira hacia adelante); cuando el motor eléctrico está en estado generador, libera energía (el medidor gira hacia atrás) y esta se reinyecta directamente a la red sin ser consumida por los equipos locales. El rendimiento general se basa en que el factor de potencia del sistema de alimentación de la unidad de bombeo es relativamente bajo, lo que afecta significativamente la calidad de la red eléctrica. Sin embargo, al usar un convertidor de frecuencia convencional, la situación cambia. La entrada de un convertidor de frecuencia convencional está rectificada por diodos y la energía no puede fluir en sentido contrario. La parte anterior de la energía eléctrica no tiene un camino de regreso a la red y debe consumirse localmente mediante resistencias, por lo que se deben utilizar unidades de frenado que consumen energía. Para el segundo y tercer escenarios, es necesario gestionar adecuadamente la energía eléctrica generada por el estado de generación de energía del motor y realimentarla a la red. De lo contrario, la energía ahorrada al ajustar la carrera de la unidad de bombeo podría no ser capaz de compensar la energía consumida por la unidad de frenado del convertidor de frecuencia, lo que resulta en un consumo de energía durante la operación de conversión de frecuencia, lo que va en contra del objetivo de conservación de energía. Para resolver este problema, es necesario modificar el convertidor de frecuencia ordinario introduciendo una estructura PWM dual en la estructura para garantizar que la electricidad generada durante la generación de energía se realimente a la red; Introduciendo control adaptativo en los métodos de control para adaptarse al entorno de trabajo cambiante de las unidades de bombeo de haz.