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高压潜油电泵专用变频器应用分析

发布时间:2015年12月24日 02:25   阅读:2691   返回   来源:泽德

本文在介绍了潜油电泵的传统供电方式的多种弊病之后,阐述了变频供电方式的优越性,进而给出了潜油电泵变频器几个特殊要求和解决办法。

用现代高新技术改造现有的油田采油设备是大势所趋。用现代自控技术和变频调速技术来为油田潜油电泵(以下简称潜泵)提供理想电源是这种技术改造过程中的一个重要组成部分。潜油电泵的电压等级多为1140V和2300V。潜泵按放在地平面以下1000~3000米处,工作环境极度恶劣(高温、强腐蚀等),传统的供电方式—全压、工频使它故障频繁,运行成本大增。潜泵损坏后提到地面上来修理,仅工程费一项就达5万元,价值10万元的电缆平均提上放下5次就须更换,潜泵平均每10个月就须维修一次,维修费用约8万元。传统供电方式危害甚多。例如:

  * 潜泵全速运转,当井下液量不富余时,容易抽空,甚至造成死井,一旦死井,则损失惨重。

  * 全压、工频工作启动电流大,冲击扭矩大,不但浪费了电,还对电机寿命有很大影响。

  * 油田供电电压常有波动,使电机欠激励或过激励,电机被烧时有发生。

  * 几千米的井下电缆带来了150V左右的线路损耗,由于这部分损耗无法补偿,从而影响了电机的正常工作。

由上可看出,潜泵的传统供电方式必须改造,比较理想的供电设备应具备如下特性:

  * 软启动

  * 调速方便,即变频运行。启动时间和运行速度能根据工况韧尼斯正规官网馍柚谩

  * 不受供电电压波动的影响,并能补偿电缆的线路损耗。

  * 电缆上传输的必须是正弦波,否则经电缆反射,电压脉冲叠加,容易烧毁电机。

  * 各种保护功能齐全。

  * 控制方便、操作简单、显示清楚。

显而易见,满足这些要求非变频器莫属,但市场上容易买到的为风机、水泵服务的那些变频器不适合,因为电压等级不符、输出波形不是正弦、电缆的损耗电压无法补偿。威尼斯正规官网公司受油田委托成功地研制出了1140V、30~100KW潜泵专用变频器系列。现在又承担了2300V潜油电泵专用变频器的研制任务。

专用变频器的研制

潜泵虽有不同的电压等级,但在线运行的多为1140V和2300V。业内有用380V级变频器配合特制升压变压器的报导,本文认为这种高一低一高方案有先天不足,让升、降压变压器工作在低频下是很困难的,变压器的加入又增加了产品成本,现在的IGBT器件的耐压已经较高,3000V以下的变频器没有必要求助于变压器,本公司1140V潜油电泵已在几个油田正常运转,效果很好。本文主要介绍2300V潜油电泵专用变频器的性能和研制情况。

  该变频器的技术指标为:

  三相输入:2300V、50Hz

  三相输出:额定电压为2300V,容量110kW

  频率范围:2HZ~50HZ连续可调

  电缆上的电压损耗能够得到合适补偿。

  输出波形:正弦

  控制功能、保护功能同于普通变频器。

均压过程主要是由电容C完成的。串联两只IGBT,开关速度不会完全一致,而会稍有差别。电容C上的电压在静态情况下数值相同,在开关过程中,由于电容上的电压不能突变,强迫两只IGBT上的压降不会发生跳变。由于开关过程中两只IGBT中电流不一致所造成的影响由电容C的充放电补偿。

由动态均压的过程可知,两只IGBT开关性能一致性越好,均压效果越好;电容C数值越大,均压效果越好。但过大的C值,将使R2上的功耗过大。 P=1/2CV2f, V为单只IGBT上的跳变电压,为限制R2上的功耗,应取尽可能小的电容C值及采取较低的调制频率f。

运行情况

2300V潜泵专用变频器已经研制成功,各项技术指标均满足设计值,带额定负荷运行良好。串联管的稳态均压不平衡度在10%以内,动态均压不平衡度在用示波器上看在15%之内。经过输出滤波器后的电压在潜泵的整个转数范围内韧尼斯正规官网獾鞅洌洳ㄐ尉也ǎㄊд嫔跣。缁褪窃诘退佟⑶嵩厥保诵幸埠芷轿取⒕龋奕魏温龆窒螅缁谡銎德史段诘魉倭榛罘奖恪

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