持續(xù)助力“碳中和” 英威騰變頻器在抽油機上的應(yīng)用

產(chǎn)值能耗高，抽油機節(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)改進中，變頻調(diào)速技術(shù)的改進，也能為產(chǎn)品節(jié)能減耗和質(zhì)量提升，貢獻力量。

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

油田抽油機負載是獨具特點的時變負載：有動、靜負載特性之分。起動初始狀態(tài)要求拖動電機的起動力矩是抽油機實際負載的3-4倍，甚至更大，起動力矩是抽油機選配電機的第一要素。當起動力矩適用則負載功率必然匹配不佳，運行負載功率都遠小于電機的額定功率，即所謂“大馬拉小車”現(xiàn)象。過剩的抽油能力令抽油機的無功抽取時間增加，造成油井開采的電費成本居高不下，能源浪費十分嚴重。

由此可見，抽油機的節(jié)能潛力非?？捎^，抽油機變頻改造可大幅度減少油田總用電量。抽油機的變頻節(jié)能改造，也成為當前“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。

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，都采用了加平衡配重的工作方式，其整機結(jié)構(gòu)特點像一架天平：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，那么用很小的動力就可以使抽油機連續(xù)不間斷地工作。抽油機的一個工作循環(huán)中，有兩個電動運行狀態(tài)和兩個發(fā)電運行狀態(tài)。

抽油機變頻控制柜系統(tǒng)框圖

當抽油機處于發(fā)電運行狀態(tài)時，傳統(tǒng)方式下，再生能量通過制動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，具有四象限運行功能。既能滿足位勢負載的調(diào)速要求，又可將電機的再生能量轉(zhuǎn)化為電能送回電網(wǎng)，達到最大限度的節(jié)能目的。同時，電流諧波控制在5%以內(nèi)，減小對電網(wǎng)的諧波污染。

英威騰GD300-29變頻器接線圖

兼具多重優(yōu)點 最大限度節(jié)能

該方案除具有抽油機變頻改造的傳統(tǒng)優(yōu)點外，作為變頻器+能量回饋單元方案的升級版，GD300-29能量回饋變頻器方案，還有獨有的優(yōu)點。

(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)及變壓器的負擔，降低了線損。

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

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

(4)GD300-29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，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。

平均節(jié)電率30%以上有效助力碳中和

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，在油田抽油機改造項目中GD300-29已累計使用1000臺以上，功率段覆蓋7.5kw-75kw機型，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、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，在油田鉆井鉆機等高端應(yīng)用，如泥漿泵、絞車、轉(zhuǎn)盤、頂驅(qū)等負載類型上，英威騰GD800多傳動方案、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)貢獻自己的力量。