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1、变频器在油田油气混输泵上的应用摘要：本文以成功油田孤东采油厂为例，通过偏远油田油井消费工艺应用森兰SB61G变频调速控制技术方案，实现了油井消费系统的开环和闭环控制，进步了油井消费经过的自动化治理程度，确保了原油的平稳连续输送，减少了油气输送损耗，进步了系统运行效率，到达了偏远油井原油外输的最正确效果，且节能降耗效果显著。关键词：变频调速节能应用1引言成功油田孤东采油厂新滩油田地处黄河入海口的海滩上，1998年投入消费开发，目前已投入开发消费油井63口，年产原油12万吨。由于该地区离采油厂主力消费区块较远，各采油点又比拟分散，油井数目相对较少。自油田开发以来一直采用大型油罐车拉油的方法，将各采
2、油点的原油天天不停地运输至数十公里外的原油中转站，原油运输本钱居高不下。随着油田开发难度的增加和吨油本钱的不断上升，进一步挖掘内部潜力，降低油气消费本钱，减少输油损耗，就显得尤其重要。显然，利用管道输油可以大大降低油气输送消费本钱，减少油气损耗，但由于受各采油点产液量的限制，要保证油气正常长间隔消费输送，就得采取大功率高扬程机组通过截流控制的方法，才能知足油井消费的连续运行需要。由于输油泵机组容量偏大、其流量和储油罐液位控制均采用人为节流调节控制等因素，造成了该消费工艺系统运行效率不高、设备易损件故障频繁和“大马拉小车等现象的发生，这不仅严重浪费了能源，而且影响油井的正常消费和原油产量的完成。
3、为此我们于2005年初提出了在30kW的CSY11-2油气混输单螺杆泵上推广应用了森兰SB61G变频调速控制技术，安装了质量可靠的变频调速设备，以解决消费中的众多实际问题，收到了良好的现场使用效果，获得了显著的经济效益和社会效益1。2变频调速工作原理2变频器是一种先进的调速节电设备，其主要实现方式是通过调节变频器的输出频率，改变电机的转速，降低电机输出功率，详细工作流程信号如图1所示，工频电流经过变频器内的整流电路变成直流电，变频器按照控制信号的要求，将直流电改变为所需频率的沟通电，作用于电机，使其转速变化，进而改变其输出功率。align=center图1变频器工作流程信号图/align变频器
4、的种类按使用的电源电压可分为高压和低压变频两种，其工作方式可分闭环控制、开环控制两种，其中闭环控制工作原理如图2所示，它是介质的一个或者多个参数如压力、温度、流量、液位等通过传感器采样，形成电信号，这些信号经过信号处理器工控机、单板机、微机等处理形成变频器可识别的信号，作用于变频器的内置PI调节器，变频器产生交变电流，再与给定值进展比拟，作用于电机等用电设备，这些用电设备驱动泵类、风机等设备，作用于介质，改变或者维持介质参数。开环控制原理是变频器的控制信号经输入面板或者微机等输入设备，根据消费实际需要确定电机工作频率，通过人工直接设置相关参数，直接控制变频器的输出电流的频率，来改变电机的转速，
5、降低电机输出功率，进而到达用电设备有效控制的目的，其工作原理如图3所示。新滩油田162油气混输站和191油气混输站油气混输泵机组变频调速技术控制方案那么采用了闭环控制与开环控制相结合的方式，以知足现场消费工作的需要。align=center图2变频闭环控制工作原理图图3变频开环控制工作原理图/align3森兰变频控制器现场应用技术方案3.1现场消费工艺流程162站治理着7口油井，油井来油先进入2.7m高的40m3储油罐，经加热后由30kW的CSY11-2油气混输单螺杆泵将油井产出物输送至几十公里外的油气接转站。191站消费工艺流程与162站根本一样，目前治理着5口油井，油气输送间隔比162站更
6、远。3.2闭环控制应用技术方案在40m3储油罐上安装带420mA模拟信号输出的浮球液位计，将液位信号给变频器，变频器在接收液位计信号后与变频器设定值比拟后，采用PID调节控制算法，通过变频器输出频率的变化来自动调节和控制储油罐的液位高度，到达节能降耗和油井消费平稳运行自动控制的目的。储油罐的液位控制高度为1.6m。3.3开环控制应用技术方案在40m3储油罐上不安装液位计，液位检测采用人工定时检测，操纵人员根据储油罐的液位检测高度，通过人工调节5k的电位器来调节变频器的输出频率，控制油气混输泵的排量，进而实现储油罐的液位高度的控制，到达节能降耗和油井消费平稳运行的目的。储油罐的液位控制高度范围为
7、1.52m。4变频调速技术现场应用情况成功油田于2005年9月先后在孤东采油厂新滩油田162油气混输站和191油气混输站油气混输泵机组泵上各应用了型号为SB61G型号的变频器两台，共4台30kW的森兰SB61G型变频控制器，采用一控一的现场控制工艺方法，各站实际消费运行油气混输泵机组为一台套，另一台套为消费备用机组，应用变频调速技术后，162站电机平均输出电流频率为21.2Hz，191站电机平均输出电流频率为20.4Hz，两者均采用闭环控制方式,如表1所示。align=center表1两站应用变频器的情况/align由表1中可看出两台变频器输出频率均在2030Hz之间，节电效果显著。表2和表3
8、分别是162站和191站应用变频调速技术前后的各数据比照表。安装变频器前、后各数据比拟。align=center表2162站应用变频调速技术前后的各数据比照表表3191站应用变频调速技术前后的各数据比照表/align在油气混输泵上安装变频器后，电机工作电流大幅下降，由20多安倍下降到10A左右，电机输入功率也大幅下降，节电效果明显，功率因数随之进步，系统效率也大幅进步，值得指出的一点是泵效有所下降，但这是正常现象，由于电流频率下降之后，电机和泵不能在设计工况下运行，效果不能到达最正确，因此泵效有所下降，但节电效果显著，两台在用泵机组综合节电率可达50%以上，两台在用变频器年节电可达116800
9、kWh。由此可见，变频调速技术在油田油气混输螺杆泵上的应用既可为解决“大马拉小车现象提供了一个好的方法，又可知足油田消费连续运行的工作需要，且延长了油气混输泵设备的使用寿命。5综合效益评价1节能效果显著。从孤东采油厂新滩油田162站和191站油气混输消费工艺流程中应用的4台变频器情况来看，平均系统效率由原来的30.7%进步到目前的39.51%，使用一年可节约电能达116900余kWh，按0.465元/kWh价格计算，那么年可节省电费约5.5万余元。2延长了设备使用寿命，减少设备故障维修工作量。从现场使用情况看，使用变频调速技术后，不但大大节约了能源，而且有效地减少了设备的维修维护费用。由于油气
10、混输螺杆泵实现低速旋转后，油气混输螺杆启动电流小，对供电电网的冲击波减小，对整条电网其他用电设备也大有好处，采用变频调速技术的油气混输螺杆泵，泵的维修次数将大大降低，进步了油气混输螺杆泵的完好率，同时也大大节省了油气混输螺杆泵易损件的维修费用。3减轻了职工的工作劳动强度，进步了职工工作效率，改良和进步了油气消费的工作时效性。4降低了油气混输消费工艺线的噪音污染，有效地改善了职工的工作环境，减少了职业危害。5进步了油井消费油气产出物处理经过的自动化治理程度，确保了处理后的油气质量，实现了油气消费的密闭输送，减少油气输送经过中的油气损耗。6该项技术先进，操纵简单方便，平安可靠。7油井消费经过实现了
11、储油罐液位和流量调节的自动闭环控制，保证了消费经过的平稳运行，知足了油井连续消费不连续输送，十分是冬季气温低连续消费长间隔连续输送防止管道堵塞的工艺要求。8闭环控制变频调速技术的应用是一个很好的方法，它实现了电机的软启动功能，逐步升高电机转速，既可节约电能，减少设备的损耗，又可不必电机全速运转，有效地控制了消费质量，到达最正确经济运行效果。6完毕语成功油田孤东采油厂应用森兰SB61G变频调速控制方案，实现了油井油气混输泵的开环和闭环控制，既进步了油井消费经过的自动化治理程度，确保了原油的平稳连续输送，又减少了油气输送损耗；既进步了系统运行效率，又到达了节能降耗的目的，在实际消费中具有良好的推广应用价值。0