I fornitori di convertitori di frequenza specifici per i giacimenti petroliferi ricordano che i convertitori di frequenza sono ampiamente utilizzati nella produzione industriale delle imprese e nella vita quotidiana delle persone. L'ampia applicazione dei convertitori di frequenza è dovuta principalmente alle loro eccellenti caratteristiche di risparmio energetico e di regolazione della velocità. La produzione e il consumo energetico della Cina sono tra i più alti al mondo. Per risolvere il problema del consumo energetico dei prodotti, oltre ad altri problemi tecnici correlati che necessitano di miglioramenti, la regolazione della velocità a frequenza variabile è diventata una misura efficace per il risparmio energetico e il miglioramento della qualità del prodotto.
Attualmente, tra le apparecchiature di pompaggio utilizzate nella maggior parte dei giacimenti petroliferi, l'unità di pompaggio a trave è la più comunemente utilizzata e la più numerosa. Da un lato, il movimento dell'unità di pompaggio a trave consiste nel sollevarsi e abbassarsi ripetutamente, sollevando una volta per ogni colpo. La sua potenza proviene da due slitte in acciaio dal peso considerevole, azionate dal motore elettrico. Quando le slitte vengono sollevate, agiscono come leve, inviando l'asta di estrazione del petrolio nel pozzo. Quando le slitte vengono abbassate, l'asta di estrazione del petrolio viene sollevata fino alla testa del pozzo con il petrolio. Grazie alla velocità costante del motore, il carico viene ridotto durante la discesa delle slitte e l'energia generata dalla resistenza del motore non può essere attratta dal carico. Inevitabilmente, troverà un canale per il consumo di energia, facendo entrare il motore in uno stato di generazione di energia rigenerativa, restituendo l'energia in eccesso alla rete elettrica e causando un aumento della tensione del bus del circuito principale, che avrà inevitabilmente un impatto sull'intera rete elettrica, con conseguente diminuzione della qualità dell'alimentazione elettrica e del fattore di potenza, e il rischio di sanzioni da parte delle aziende fornitrici di energia. Pericolo; Frequenti scosse elettriche ad alta tensione possono danneggiare il motore e compromettere la protezione affidabile. Un motore danneggiato può comportare una riduzione dell'efficienza produttiva e una maggiore manutenzione, il che è estremamente dannoso per il risparmio energetico e la riduzione dei consumi delle apparecchiature di pompaggio, causando significative perdite economiche per l'azienda. D'altra parte, l'introduzione di due grandi slitte in acciaio nell'unità di pompaggio a trave porta a molti problemi, come l'elevato impatto di avviamento dell'unità di pompaggio. Oltre ai due problemi sopra menzionati, il particolare ambiente geografico di produzione dei giacimenti petroliferi determina che le apparecchiature di estrazione petrolifera abbiano caratteristiche operative specifiche. Nella fase iniziale della produzione del pozzo petrolifero, vi è una grande quantità di petrolio immagazzinato e una sufficiente fornitura di liquido. Per migliorare l'efficienza, è possibile adottare il funzionamento a frequenza industriale per garantire un'elevata produzione di petrolio; nelle fasi intermedie e successive, a causa della diminuzione delle riserve di petrolio, è facile che l'alimentazione di liquido sia insufficiente. Se il motore continua a funzionare a frequenza industriale, sprecherà inevitabilmente energia elettrica e causerà perdite inutili. In questa fase, è necessario considerare la situazione di lavoro effettiva, ridurre opportunamente la velocità del motore, ridurre la corsa e migliorare efficacemente la velocità di riempimento. Per risolvere i problemi sopra menzionati, è possibile introdurre la tecnologia di conversione di frequenza nel controllo delle unità di pompaggio del fascio.
Determinando la frequenza di funzionamento del motore in base all'entità della sua corrente di lavoro, la corsa dell'unità di pompaggio può essere regolata comodamente in base alle variazioni delle condizioni del pozzo, raggiungendo l'obiettivo di risparmio energetico e migliorando il fattore di potenza della rete elettrica. Allo stesso tempo, il convertitore di frequenza è dotato di un avviamento graduale a bassa velocità e la velocità può essere regolata in modo fluido e ampio. Dispone di funzioni complete di protezione del motore, come cortocircuito, sovraccarico, sovratensione, sottotensione e stallo, che possono proteggere efficacemente il motore e le apparecchiature meccaniche, garantire che l'apparecchiatura funzioni a una tensione di sicurezza e presentare numerosi vantaggi come un funzionamento fluido e affidabile, un fattore di potenza migliorato, ecc. È una soluzione ideale per la trasformazione delle apparecchiature di produzione petrolifera.
Attualmente, ci sono tre aspetti principali della trasformazione del convertitore di frequenza per le unità di pompaggio del fascio:
(1) La conversione di frequenza mira a migliorare la qualità della rete elettrica e a ridurne l'impatto. Ciò si verifica principalmente in situazioni in cui le aziende fornitrici di energia elettrica hanno elevati requisiti di qualità della rete. Per evitare un calo della qualità della rete, è necessario introdurre un controllo a frequenza variabile, con l'obiettivo principale di ridurre l'impatto del processo di funzionamento dell'unità di pompaggio sulla rete. Questa applicazione è stata inserita nel programma di applicazione nell'impianto di produzione petrolifera Linpan del giacimento petrolifero di Shengli.
(2) Ristrutturazione tramite conversione di frequenza con l'obiettivo primario del risparmio energetico. Questo è abbastanza comune. Da un lato, per superare l'elevata coppia di spunto delle unità di pompaggio dei giacimenti petroliferi, vengono utilizzati motori elettrici di potenza molto superiore a quella effettivamente richiesta. Il tasso di utilizzo dei motori elettrici durante il funzionamento è generalmente compreso tra il 20% e il 30%, con un massimo che non supera il 50%. I motori elettrici sono spesso in condizioni di carico leggero, con conseguente spreco di risorse. D'altro canto, le condizioni di funzionamento dell'unità di pompaggio cambiano continuamente, a seconda delle condizioni del sottosuolo. Se funziona sempre a frequenza industriale, ciò causerà inevitabilmente uno spreco di energia elettrica. Per risparmiare energia e migliorare l'efficienza dei motori elettrici, è necessaria la conversione di frequenza.
(3) Ristrutturazione della conversione di frequenza volta a migliorare la qualità della rete elettrica e il risparmio energetico. Questa soluzione combina i vantaggi delle due trasformazioni sopra menzionate e rappresenta un'importante direzione di sviluppo nelle applicazioni.
Nel processo applicativo effettivo, sono emersi molti problemi, concentrati principalmente sull'elaborazione dell'energia generata dallo stato di generazione di potenza dell'unità di pompaggio del fascio. Nel primo scenario, l'utilizzo di un convertitore di frequenza standard con un'unità di frenatura che consuma energia può essere relativamente conveniente, ma ciò comporta un maggiore consumo di energia, principalmente perché l'energia generata non può essere reimmessa in rete. Quando il convertitore di frequenza non viene utilizzato e il motore è in stato elettrico, il motore assorbe energia elettrica dalla rete (il contatore ruota in avanti); quando il motore elettrico è in stato di generazione, rilascia energia (il contatore inverte il senso di rotazione) e l'energia elettrica viene reimmessa direttamente in rete senza essere consumata dalle apparecchiature locali. Il risultato complessivo è che il fattore di potenza del sistema di alimentazione dell'unità di pompaggio è relativamente basso, il che ha un impatto significativo sulla qualità della rete elettrica. Tuttavia, utilizzando un convertitore di frequenza standard, la situazione è cambiata. L'ingresso di un convertitore di frequenza standard è raddrizzato a diodi e l'energia non può fluire nella direzione opposta. La parte di energia elettrica sopra descritta non ha un percorso di ritorno alla rete e deve essere consumata localmente tramite resistenze, motivo per cui è necessario utilizzare unità di frenatura ad alto consumo energetico. Nel secondo e nel terzo scenario, è necessario gestire correttamente l'energia elettrica generata dallo stato di generazione di potenza del motore e inviarla in rete. In caso contrario, l'energia risparmiata regolando la corsa dell'unità di pompaggio potrebbe non essere in grado di compensare l'energia consumata dall'unità di frenatura del convertitore di frequenza, con conseguente consumo di energia durante il funzionamento della conversione di frequenza, il che va contro l'obiettivo di risparmio energetico. Per risolvere questo problema, è necessario modificare il convertitore di frequenza ordinario introducendo una doppia struttura PWM per garantire che l'elettricità generata durante la generazione di potenza venga reimmessa in rete; introdurre il controllo adattivo nei metodi di controllo per adattarsi al mutevole ambiente di lavoro delle unità di pompaggio a fascio.