持续助力“碳中和” 英威腾变频器在抽油机上的应用

2021/9/10 13:40:53

产值能耗高,抽油机节能潜力大

中国是世界上产值能耗最高的国家之一,在众多技术改进中,变频调速技术的改进,也能为产品节能减耗和质量提升,贡献力量。

而油田作为一个特殊行业,有其独特的背景。以抽油机为例,目前,抽油机是应用最普遍的石油开采机械之一,也是油田耗电大户,其用电量约占油田总用电量的40%左右。

油田抽油机负载是独具特点的时变负载:有动、静负载特性之分。起动初始状态要求拖动电机的起动力矩是抽油机实际负载的3-4倍,甚至更大,起动力矩是抽油机选配电机的第一要素。当起动力矩适用则负载功率必然匹配不佳,运行负载功率都远小于电机的额定功率,即所谓“大马拉小车”现象。过剩的抽油能力令抽油机的无功抽取时间增加,造成油井开采的电费成本居高不下,能源浪费十分严重。

由此可见,抽油机的节能潜力非常可观,抽油机变频改造可大幅度减少油田总用电量。抽油机的变频节能改造,也成为当前“碳中和”大背景下,油田设备设施优化升级、节能改造的主要举措之一。

英威腾GD300-29能量回馈变频器方案

目前,使用较多的游梁式抽油机,都采用了加平衡配重的工作方式,其整机结构特点像一架天平:一端是抽油载荷,另一端是平衡配重载荷。对于支架来说,如果抽油载荷和平衡载荷形成的扭矩相等或变化一致,那么用很小的动力就可以使抽油机连续不间断地工作。抽油机的一个工作循环中,有两个电动运行状态和两个发电运行状态。

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抽油机变频控制柜系统框图

当抽油机处于发电运行状态时,传统方式下,再生能量通过制动电阻以热能形式消耗掉。英威腾推出GD300-29能量回馈方案,整流器采用PWM控制方式,具有四象限运行功能。既能满足位势负载的调速要求,又可将电机的再生能量转化为电能送回电网,达到最大限度的节能目的。同时,电流谐波控制在5%以内,减小对电网的谐波污染。

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英威腾GD300-29变频器接线图

兼具多重优点 最大限度节能

该方案除具有抽油机变频改造的传统优点外,作为变频器+能量回馈单元方案的升级版,GD300-29能量回馈变频器方案,还有独有的优点。

(1)大大提高了功率因数(可由原来的0.25~0.5提高到0.9以上),大大减小了供电电流,从而减轻了电网及变压器的负担,降低了线损。

(2)可根据油井的实际供液能力,动态调整抽取速度,一方面达到节能目的,同时还可以增加原油产量。

(3)实现了“软启动”,对电动机、变速箱、抽油机都避免了过大的机械冲击,延长设备的使用寿命,提高生产效率。

(4)GD300-29变频器整流部分采用IGBT,PWM整流模式,是真正意义的四象限变频器,再生能量转化为电能送回电网,回馈效率高,平均节电率30%以上。

(5)整流、逆变一体化设计,集成度更高,大大节约成柜空间。

(6)电流谐波控制在5%以内,减小对电网的谐波污染。还可选配滤波电容板,更能适用于弱电网环境。

平均节电率30%以上 有效助力碳中和

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近年来,包括大庆油田、华北油田、长庆油田、玉门油田、延长油田等均选择英威腾GD300-29能量回馈变频器。目前,在油田抽油机改造项目中GD300-29已累计使用1000台以上,功率段覆盖7.5kw-75kw机型,平均节电率30%以上。

在石油行业,英威腾除了在通用型应用,如抽油机、潜油电泵、注水泵、输油泵等传统应用中持续发力外,在油田钻井钻机等高端应用,如泥浆泵、绞车、转盘、顶驱等负载类型上,英威腾GD800多传动方案、GD3000中压三电平方案,在市场上均有典型应用业绩。未来,英威腾将在石油行业持续深耕,为祖国石油事业贡献自己的力量。

关于英威腾:

英威腾(深圳市英威腾电气股份有限公司),自2002年成立以来,专注于工业自动化和能源电力两大领域,以"竭尽全力提供物超所值的产品和服务,让客户更有竞争力"为使命,向用户提供最有价值的产品和解决方案。公司于2010年在深交所A股上市(证券代码:002334),目前拥有15家控股子公司,员工超过3000人,在全球设有40多家分支机构及200多家渠道合作伙伴,营销网络遍布全球80多个国家和地区。

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