變頻器在石化生產中抽油機控制系統的應用

劉美歐

摘 要：隨著現代社會的發展以及科學技術的進步，石油化工產業占據我國國民經濟發展的主要地位，同時也是極度耗能的產業。石油化工的抽油機中安裝變頻調速器是采用間抽控制的方法可以發揮顯著的節能效果。實踐證明，抽油機中應用變頻器調節不僅能控制風機、泵類負載，還可以保護先進的生產設備，保持穩定運行也為現代化工的生產提供了良好的基礎。

關鍵詞：變頻器 石油化工 抽油機控制系統

中圖分類號：TE933.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0059-01

我國的油田沒有很強的自噴能力，多為利用抽油機把油從地層中提升上來這樣變頻器在油田生產中也就應用的越來越廣泛。這就導致抽油機變頻控制系統中產生較強干擾。這就需要在使用變頻器生產時進行過程的控制，尤其是在大規模生產中使用變頻器合理控制生產過程更能降低能耗，保證抽油機穩定、持續、高效的運行。因此我國石油化工產業面臨亟待解決的問題就是開發在抽油機控制系統中使用變頻器先進技術。

1 變頻器在抽油機中的應用

1.1 變頻器的節能原理

簡單說變頻器就是控制抽油機電機的，也可以說是控制轉速（也就是是赫茲），主要變頻方法就是把抽油機的電機的頻率調到需要的頻率，所以使用的電能也就相應的減少了。變頻器發出的指令是通過控制來發出的，也可以說是PLC來控制變頻器進而發出指令。這樣通過變頻器控制抽油機的轉速就可以降低抽油機電機的轉速這樣也就降低了泵的揚程，減小了泵的輸出功率也就是降低泵的輸送壓力，就可以避免在閥門上損耗功率，實現了穩定節能的功效。

1.2 變頻器在抽油機控制系統中的使用特點

變頻調速是石油產業最理想最高效的調速節能裝置。當地下有石油時，利用變頻器增大電機的轉速，當油含量較少時，控制變頻器降低抽油機電機的轉速。運用變頻器可以連續作業，并且可調節轉速。在石油的生產中，抽油機應用變頻技術，不僅可以及時適應工況變化還可以實現生產工藝自動化。也可以說變頻器是石油生產中良好的控制器。在抽油機中使用變頻器控制操作可實現設備總體自動識別從而控制抽油機的電機運行頻率。石油產業的抽油機下行時為位勢負載的負載形式，這樣改變抽油機的轉速可以通過改變抽油機程序的運行速度或者通過變頻器能耗的制動進行，變頻器能耗制動功能后就恰能適應其工況。所以說改變抽油機轉速來達到調節最佳工作狀是很方便實用的。若抽油機沒有安裝變頻器，也就意味著不能通過調節轉速來控制流量，必須借助閥門等手動控制出口的流量，不僅不能達到穩態運行，還使泵管內外的壓差增加導致消耗較多的能量。

1.3 變頻器的安全使用及注意事項

從事變頻器作業安裝的相關人員一定要經過嚴格的專業培訓，并且只有在滿足特定的工藝要求下才使用變頻器，才能使變頻器發揮得當，所以需要根據抽油機轉機泵的條件參數及工藝才能判斷能否使用變頻器，而如果抽油機的機泵不在變頻條件下也就不能使用變頻器。在對變頻器進行調速的時候 ，對變頻設備、儀表參數、機械工藝及電氣的操作人員必也要相互配合，這樣才能確保變頻器在安全條件下運行。并且存在一些老舊的機泵由于受到了壓頭、流量、高度、揚程等的制約也不能使用變頻器。在使用變頻器時也要注意變頻器的維修保養每周至少進行一次，檢查變頻器的輸出電壓及電源三相電壓及輸出電流比較平衡度是否合理。及時記錄操作室的溫度，散熱器的使用溫度；察看變頻器有無異常聲響，變頻器的風扇是否運轉正常。

2 變頻器的使用干擾

2.1 操作室環境對變頻器的干擾

在變頻器的干擾中補償電容器對變頻器的干擾占主要地位，我國大量油田一般采用電容集中式補償的方法來提高變頻功率，所以在電容器工作過程中，操作系統的電壓就極可能出現較高峰值，就會造成抽油機變頻器的整流二極管過高的承受反向電壓導致二極管被擊穿。非線性用電設備對變頻器的干擾也占有相當大的影響，這是因為變頻器的電網中存在著大量諧波源，誘使電壓及電流產生波形變化。電網系統還使其他設備產生諧波干擾，以及輸出電壓和電流的功率譜是離散分布的，并且帶有高次諧波，也就增加了電網損耗。當線路的電壓大于電容器部件的電壓時，整流橋中就會產生充電電流，就會在電源振幅值附近呈現具有很強的高次諧波成分的沖擊波。

2.2 電磁干擾的傳遞

石油化工中抽油機使用的變頻器能產生功率較大諧波成分的沖擊波，由于沖擊波的功率較大，沖擊波對接入同一電網的其它電設備產生波干擾這種對變頻器的電網覆蓋的其他設備的干擾性很強，它可以通過網絡電源傳播。以為它的輸入電流是非正弦波，使網絡發生變化影響其他設備正常工作，這樣的輻射主要有電磁輻射、電路耦合、感應耦合等等。變頻器對電網來說是非線性負載，它所產生的干擾源的頻率較低時，產生干擾電磁波的輻射能力，通過干擾源又不直接與其它導體連接，但此時的電磁干擾能量可以通過變頻器輸入導線與導體產生感應耦合，導致一系列的干擾，是操作系統可能發生不穩定狀況。

2.3 變頻器抗干擾對策

在石油化工防止抽油機的變頻器干擾可以采用采用隔離、濾波、屏蔽、接地等方法。如果想要控制抽油機中變頻器的干擾，就要從電路根本上把干擾源和易受干擾的部分完全隔離開來，這樣才可以完全避免發生電的聯系，因為線路中有敏感電子設備，就可能將干擾傳遞下去。通常變頻器本身用鐵殼屏蔽，為避免其電磁干擾泄漏，輸出線最好用鋼管屏蔽。在操作中要把握好零線、火線、地線的接法控制系統屏蔽也為為減少電磁噪聲和損耗，可以在變頻器輸出側設置輸出濾波器就可以減少對電源干擾。硬件抗干擾是最基本的抗干擾措施，遵循原則是抑制和消除干擾源、切斷藕合通道、降低系統干擾信號。

3 結語

在石油開采中，抽油機利用變頻器調速這一技術應用的越來越廣泛，應用變頻調速技術也是增加收益，節省能源，企業改造，技術發展，增加企業效益的一條有效途徑。在石油開采中石油抽油機連接變頻器可以使各種不同工況下降低轉機機泵的電損耗至最低，在抽油機抽油時若流量降低，節電率相反會大幅度增加。在抽油機上應用正確的變頻器調速系統，可以使抽油機穩定執行命令，適應油井環境變化，更方便進行參數的調節。所以說在抽油機機中應用變頻器來調速的裝置將使石油企業獲得巨大的經濟利益，同時帶動國民經濟，支持可持續發展的需要，所以說在石化企業全面推廣變頻調速器是非常必要的。

參考文獻

[1] 吳會.鋼筋混凝土框架箱涵施工技術探析[J].交通標準化，2012（2）.

[2] 楊旭耀，劉興蓉，王寶輝，等.離心泵調速節能在油品輸轉中的應用[J].甘肅科技，2007（7）：54-55，85.

[3] 鄒振春.游梁式抽油機節能技術及最新進展[J].承德石油高等專科學校學報，2005（1）：17-19.endprint