雙碳行動(dòng)|英威騰變頻器在抽油機(jī)上的應(yīng)用案例，節(jié)電率30%

一、產(chǎn)值耗能高，抽油機(jī)節(jié)能潛力大

中國是世界上產(chǎn)值能耗最高的國家之一，在眾多技術(shù)改進(jìn)中，變頻調(diào)速技術(shù)的改進(jìn)，也能為產(chǎn)品節(jié)能減耗和質(zhì)量提升，貢獻(xiàn)力量。

而油田作為一個(gè)特殊行業(yè)，有其獨(dú)特的背景。以抽油機(jī)為例，目前，抽油機(jī)是應(yīng)用最普遍的石油開采機(jī)械之一，也是油田耗電大戶，其用電量約占油田總用電量的40%左右。

油田抽油機(jī)負(fù)載是獨(dú)具特點(diǎn)的時(shí)變負(fù)載：有動(dòng)、靜負(fù)載特性之分。啟動(dòng)初始狀態(tài)要求拖動(dòng)電機(jī)的啟動(dòng)力矩是抽油機(jī)實(shí)際負(fù)載的3-4倍，甚至更大，啟動(dòng)力矩是抽油機(jī)選配電機(jī)的第一要素。當(dāng)啟動(dòng)力矩適用，則負(fù)載功率必然匹配不佳，運(yùn)行負(fù)載功率都遠(yuǎn)小于電機(jī)的額定功率，即所謂“大馬拉小車”現(xiàn)象。過剩的抽油能力令抽油機(jī)的無功抽取時(shí)間增加，造成油井開采的電費(fèi)成本居高不下，能源浪費(fèi)十分嚴(yán)重。

由此可見，抽油機(jī)的節(jié)能潛力非?？捎^，抽油機(jī)變頻改造可大幅度減少油田總用電量。抽油機(jī)的變頻節(jié)能改造，也成為當(dāng)前“碳中和”大背景下，油田設(shè)備設(shè)施優(yōu)化升級、節(jié)能改造的主要舉措之一。

二、英威騰GD300-29能量回饋變頻器方案

目前，使用較多的游梁式抽油機(jī)，都采用了加平衡配重的工作方式，其整機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)像一架天平：一端是抽油載荷，另一端是平衡配重載荷。

對于支架來說，如果抽油載荷和平衡載荷形成的扭矩相等或變化一致，那么用很小的動(dòng)力就可以使抽油機(jī)連續(xù)不間斷地工作。抽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)中，有兩個(gè)電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)和兩個(gè)發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)。

1、抽油機(jī)變頻控制柜系統(tǒng)框圖

2、GD300-29變頻器接線圖

當(dāng)抽油機(jī)處于發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，傳統(tǒng)方式下，再生能量通過制動(dòng)電阻以熱能形式消耗掉。英威騰推出GD300-29能量回饋方案，整流器采用PWM控制方式，具有四象限運(yùn)行功能。

方案既能滿足位勢負(fù)載的調(diào)速要求，又可將電機(jī)的再生能量轉(zhuǎn)化為電能送回電網(wǎng)，達(dá)到最大限度的節(jié)能目的。同時(shí)，電流諧波控制在5%以內(nèi)，減小對電網(wǎng)的諧波污染。

三、英威騰方案優(yōu)勢

該方案除具有抽油機(jī)變頻改造的傳統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)外，作為變頻器+能量回饋單元方案的升級版，GD300-29能量回饋?zhàn)冾l器方案，還有獨(dú)有的優(yōu)勢。

“兼具多重優(yōu)點(diǎn) 最大限度節(jié)能”

①大大提高了功率因數(shù)(可由原來的0.25～0.5提高到0.9以上)，大大減小了供電電流，從而減輕了電網(wǎng)及變壓器的負(fù)擔(dān)，降低了線損。

②可根據(jù)油井的實(shí)際供液能力，動(dòng)態(tài)調(diào)整抽取速度，一方面達(dá)到節(jié)能目的，同時(shí)還可以增加原油產(chǎn)量。

③實(shí)現(xiàn)了“軟啟動(dòng)”，對電動(dòng)機(jī)、變速箱、抽油機(jī)都避免了過大的機(jī)械沖擊，延長設(shè)備的使用壽命，提高生產(chǎn)效率。

④GD300-29變頻器整流部分采用IGBT，PWM整流模式，是真正意義的四象限變頻器，再生能量轉(zhuǎn)化為電能送回電網(wǎng)，回饋效率高，平均節(jié)電率30%以上。

⑤整流、逆變一體化設(shè)計(jì)，集成度更高，大大節(jié)約成柜空間。

⑥電流諧波控制在5%以內(nèi)，減小對電網(wǎng)的諧波污染。還可選配濾波電容板，更能適用于弱電網(wǎng)環(huán)境。

四、發(fā)展愿景

近年來，包括大慶油田、華北油田、長慶油田、玉門油田、延長油田等均選擇英威騰GD300-29能量回饋變頻器。

目前，在油田抽油機(jī)改造項(xiàng)目中GD300-29已累計(jì)使用1000臺以上，功率段覆蓋7.5kw-75kw機(jī)型，平均節(jié)電率30%以上。

在石油行業(yè)，英威騰除了在通用型應(yīng)用，如抽油機(jī)、潛油電泵、注水泵、輸油泵等傳統(tǒng)應(yīng)用中持續(xù)發(fā)力外，在油田鉆井鉆機(jī)等高端應(yīng)用，如泥漿泵、絞車、轉(zhuǎn)盤、頂驅(qū)等負(fù)載類型上，英威騰GD800多傳動(dòng)方案、GD3000中壓三電平方案，在市場上均有典型應(yīng)用業(yè)績。 未來，英威騰將在石油行業(yè)持續(xù)深耕，為祖國石油事業(yè)貢獻(xiàn)自己的力量。