變頻控制在潛油電泵中的應用

陳欣瑋

（大慶油田力神泵業有限公司，黑龍江 大慶 163311）

1 變頻控制技術的工作原理

目前，我國各企業采用的潛油電泵技術電壓一般屬于中壓范圍，配電控制箱中的中壓變頻器主要采用二極管鉗位多級變頻調速控制技術來實現，這種技術在應用過程中占地面積比較小，并且工作效率極高，非常符合我國現階段的社會發展需求。這一部分的部分主要功能有以下幾個模塊，包括可變電壓頻率輸出部分、電壓波形數據存儲部分、頻率產生部分和控制檢測部分。電壓波形數據存儲部分包括數據分配鏈路、地址鎖存器和隨機存取存儲器。頻率產生部分主要有鎖相環、計數器和定時器幾種，檢測和控制部分的主要核心部件是單片機。與傳統的二電平逆變器控制技術相比，盡管現階段的變頻控制技術與傳統技術具有相同的矩形脈沖輸出電壓波形，但多電平逆變器控制技術大大降低了脈沖幅值，從而促使逆變器的輸出波形更傾向于正弦波，產生的這種正弦波形，可以有效避免脈沖電機在換相過程中因絕緣問題而引起的導通干擾或者電機組的電壓腐蝕等問題。雖然這種變頻控制技術沒有明顯的缺點，但是需要鉗位二極管來保證逆變元件的換相，由于點電壓浮動存在一些比較棘手的問題，在解決這類問題時需要耗費大量的人力、物力、財力，從這一角度來看，操作系統還是比較復雜。

2 變頻控制技術的特點

由于我國目前的變頻器在潛油電泵中可以實現軟啟動，這種啟動方式可以保證系統在啟動過程中不會產生較大的沖擊電流，且啟動過程相對平穩。在一般電機的起動過程中，起動電流一般不超過額定電流的1.5倍。該技術可以通過改變電機起動過程中的頻率來控制轉速的上升過程，并且電機起動過程的基本性能是同步的，會有小的沖擊電流和反電勢，從而對絕緣形成良好的保護，此外，軟起動和軟停止都可以對機器的電纜和淺水泵進行有效保護，由于不同的負荷功率因素，特別是對于小負荷，這種負荷方式大大降低了功率，提高了電網的供電能力和功率因數。油壓可以通過調節頻率來調節，特別是對于潛水電泵，它不能保持在高壓工作狀態，否則會影響工作效果。

此外，變頻器在油田開發和應用中具有一定的節能效果，無論是大負荷，還是小負荷，都能獲得較高的功率因數，因此變頻技術可以通過改變頻率的方式來調節壓力，避免電潛泵經常在高壓下運行。在實際工作中，相關人員還必須根據油井的實際情況，全面調整采油量，以確保油井的工作達到最高效率，因為這種變頻技術是一種智能化的操作系統，不需要大量的人工操作。正是由于變頻調速的緣故，該技術的特點，在實際工作中，相關人員可以利用自動控制方式來實現溫度閉環系統和自動隨動系統的最佳工作狀態。變頻技術可以有效提高富油井的產量。因為變頻技術可以幫助企業實現連續化生產，大大減少生產過程中的停工次數，提高節能降耗的作用。如果實際生產井中砂多，則油田開發。變頻技術的應用可以在一定程度上減少砂粒含量，從而減少泵堵塞的次數，延長機器的使用壽命。從蠟油井的角度來看，這種技術對其進行了全面的分析。由于機器的蠟物沉積，會發生堵塞滴管的現象，在實際的生產過程中，應用變頻技術可以有效提高機速，從而減少氣鎖現象的發生概率，而且還可以減少停工井的數量和提高工程的運行速度。操作保證了機器具有良好的節能功能。綜上所述，將變頻技術應用于我國潛油電泵后，有效減少了系統的發熱現象，在一定程度上保證了各部件的順利運行，減少運動部件的磨損。采用具有纖維保護功能的控制系統，能有效提高電機的使用壽命，最終提高電機和油泵的使用壽命。

3 油田應用變頻調速技術的必要性

由于潛油電泵中應用具備相對比較高的額定電壓，并且工作環境一般在強腐蝕、高壓或者高溫環境當中，這在一定程度上就會加大企業在運行過程中的成本，運行潛油電泵電動機的過程中經常出現以下幾個問題。

（1）直徑啟動電動機會出現比較大的沖擊電流。在實際的油田變頻調速技術中，直徑啟動電動機一般會出現比較大的沖擊電流，導致系統內分布的電感會提高反壓，進而損傷系統內部多處的絕緣體，這樣的現象就會加大電動機潛油電纜出現安全事故的概率。

（2）由于油田的井下作業壓力和儲層深度的不同，在作業過程中，相關人員不能采用適當的方式來有效控制采油速度，使采油質量不能得到有效的控制。如果油中含有大量的水，或者存在泥砂抽吸的現象，將對電泵粘砂的損壞起到嚴重的作用。

（3）由于泵的實際運行過程存在較大的誤差，特別是在能量不足的情況下，泵會形成過量的油壓，在一定程度上降低了泵的使用壽命，從而提高了泵的維修成本。

（4）電潛泵是目前我國油田生產中能耗較高的一種設備。其基本功用是油田深井抽油機中的潛油電泵。由于該技術的應用不僅能夠有效解決實際應用中的各種問題，而且適當擴大了潛水電泵的應用范圍，從而保證了潛水電泵的性能，能夠充分發揮其作用。此外，在一定程度上也可以降低企業的成本。由于潛油電泵變頻調速過程中無過大的節流損失，可以采用恒壓頻比控制的方法，對潛油電泵進行綜合處理。由此可見，將變頻技術應用于油田電潛泵采油具有十分重要的意義。

4 變頻技術在油田潛油電泵中的應用

通過分析變頻技術的特點及其在油田潛油電泵中的應用，發現該技術能夠有效提高油田潛油電泵的作用。由于油田開采過程通常在深部地下進行，因此電潛泵的低電壓或高壓會對整個開采效果產生嚴重影響。因此，電潛泵技術在我國油田開發過程中的應用，可以給電潛泵變壓器提供合理的優勢。另外在實際的運行過程中，三電平變頻調速技術可用于控制系統，在一定程度上保證了變壓器的使用壽命，確保了回轉式潛油的合理應用泵浦電機，從而提高了潛油泵的應用效果。本文提出的三電平變頻控制系統主要由4部分組成，即頻率生成部分、控制和監控部分、變換輸出部分和電壓波形數據存儲部分。對于控制和監控部分，該部分主要是單片機的核心操作。一般而言，控制和監測部分主要用于監測地下潛油電泵的工作狀態，確保相關人員能夠充分了解地下作業條件。對于頻率的產生，它主要包括計數器、定時器和鎖相鏈，通過這些環節的組合，以滿足電機旋轉的基本要求。在這個階段，對于電壓波形數據的存儲，一般有兩個環節：數據分配和隨機存取存儲器。在存儲過程中，可根據實際情況對整機的電壓參數進行綜合計算。最后，對于變換輸出來說，本部分主要論述了電源的變頻控制，以保證潛油電泵逆變器的工作效果能夠在工作中得到充分體現。通過對電機的合理、科學的調節，可以保證潛油電泵的使用效率和使用壽命。

5 結語

總之，在我國現階段的石油開采過程中，應用變頻調速系統不僅可以提高逆變器控制潛水電泵輸出的頻率幅值，而且在一定程度上保證了電機在旋轉切削磁場中的使用壽命，這一特點十分滿足我國現階段石油開采的發展需求。