變頻器在石化生產(chǎn)中抽油機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

劉美歐

摘 要：隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，石油化工產(chǎn)業(yè)占據(jù)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要地位，同時(shí)也是極度耗能的產(chǎn)業(yè)。石油化工的抽油機(jī)中安裝變頻調(diào)速器是采用間抽控制的方法可以發(fā)揮顯著的節(jié)能效果。實(shí)踐證明，抽油機(jī)中應(yīng)用變頻器調(diào)節(jié)不僅能控制風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載，還可以保護(hù)先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，保持穩(wěn)定運(yùn)行也為現(xiàn)代化工的生產(chǎn)提供了良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：變頻器 石油化工 抽油機(jī)控制系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TE933.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）03（b）-0059-01

我國(guó)的油田沒(méi)有很強(qiáng)的自噴能力，多為利用抽油機(jī)把油從地層中提升上來(lái)這樣變頻器在油田生產(chǎn)中也就應(yīng)用的越來(lái)越廣泛。這就導(dǎo)致抽油機(jī)變頻控制系統(tǒng)中產(chǎn)生較強(qiáng)干擾。這就需要在使用變頻器生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行過(guò)程的控制，尤其是在大規(guī)模生產(chǎn)中使用變頻器合理控制生產(chǎn)過(guò)程更能降低能耗，保證抽油機(jī)穩(wěn)定、持續(xù)、高效的運(yùn)行。因此我國(guó)石油化工產(chǎn)業(yè)面臨亟待解決的問(wèn)題就是開(kāi)發(fā)在抽油機(jī)控制系統(tǒng)中使用變頻器先進(jìn)技術(shù)。

1 變頻器在抽油機(jī)中的應(yīng)用

1.1 變頻器的節(jié)能原理

簡(jiǎn)單說(shuō)變頻器就是控制抽油機(jī)電機(jī)的，也可以說(shuō)是控制轉(zhuǎn)速（也就是是赫茲），主要變頻方法就是把抽油機(jī)的電機(jī)的頻率調(diào)到需要的頻率，所以使用的電能也就相應(yīng)的減少了。變頻器發(fā)出的指令是通過(guò)控制來(lái)發(fā)出的，也可以說(shuō)是PLC來(lái)控制變頻器進(jìn)而發(fā)出指令。這樣通過(guò)變頻器控制抽油機(jī)的轉(zhuǎn)速就可以降低抽油機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速這樣也就降低了泵的揚(yáng)程，減小了泵的輸出功率也就是降低泵的輸送壓力，就可以避免在閥門(mén)上損耗功率，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定節(jié)能的功效。

1.2 變頻器在抽油機(jī)控制系統(tǒng)中的使用特點(diǎn)

變頻調(diào)速是石油產(chǎn)業(yè)最理想最高效的調(diào)速節(jié)能裝置。當(dāng)?shù)叵掠惺蜁r(shí)，利用變頻器增大電機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)油含量較少時(shí)，控制變頻器降低抽油機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。運(yùn)用變頻器可以連續(xù)作業(yè)，并且可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。在石油的生產(chǎn)中，抽油機(jī)應(yīng)用變頻技術(shù)，不僅可以及時(shí)適應(yīng)工況變化還可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝自動(dòng)化。也可以說(shuō)變頻器是石油生產(chǎn)中良好的控制器。在抽油機(jī)中使用變頻器控制操作可實(shí)現(xiàn)設(shè)備總體自動(dòng)識(shí)別從而控制抽油機(jī)的電機(jī)運(yùn)行頻率。石油產(chǎn)業(yè)的抽油機(jī)下行時(shí)為位勢(shì)負(fù)載的負(fù)載形式，這樣改變抽油機(jī)的轉(zhuǎn)速可以通過(guò)改變抽油機(jī)程序的運(yùn)行速度或者通過(guò)變頻器能耗的制動(dòng)進(jìn)行，變頻器能耗制動(dòng)功能后就恰能適應(yīng)其工況。所以說(shuō)改變抽油機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)最佳工作狀是很方便實(shí)用的。若抽油機(jī)沒(méi)有安裝變頻器，也就意味著不能通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來(lái)控制流量，必須借助閥門(mén)等手動(dòng)控制出口的流量，不僅不能達(dá)到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，還使泵管內(nèi)外的壓差增加導(dǎo)致消耗較多的能量。

1.3 變頻器的安全使用及注意事項(xiàng)

從事變頻器作業(yè)安裝的相關(guān)人員一定要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的專業(yè)培訓(xùn)，并且只有在滿足特定的工藝要求下才使用變頻器，才能使變頻器發(fā)揮得當(dāng)，所以需要根據(jù)抽油機(jī)轉(zhuǎn)機(jī)泵的條件參數(shù)及工藝才能判斷能否使用變頻器，而如果抽油機(jī)的機(jī)泵不在變頻條件下也就不能使用變頻器。在對(duì)變頻器進(jìn)行調(diào)速的時(shí)候 ，對(duì)變頻設(shè)備、儀表參數(shù)、機(jī)械工藝及電氣的操作人員必也要相互配合，這樣才能確保變頻器在安全條件下運(yùn)行。并且存在一些老舊的機(jī)泵由于受到了壓頭、流量、高度、揚(yáng)程等的制約也不能使用變頻器。在使用變頻器時(shí)也要注意變頻器的維修保養(yǎng)每周至少進(jìn)行一次，檢查變頻器的輸出電壓及電源三相電壓及輸出電流比較平衡度是否合理。及時(shí)記錄操作室的溫度，散熱器的使用溫度；察看變頻器有無(wú)異常聲響，變頻器的風(fēng)扇是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

2 變頻器的使用干擾

2.1 操作室環(huán)境對(duì)變頻器的干擾

在變頻器的干擾中補(bǔ)償電容器對(duì)變頻器的干擾占主要地位，我國(guó)大量油田一般采用電容集中式補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)提高變頻功率，所以在電容器工作過(guò)程中，操作系統(tǒng)的電壓就極可能出現(xiàn)較高峰值，就會(huì)造成抽油機(jī)變頻器的整流二極管過(guò)高的承受反向電壓導(dǎo)致二極管被擊穿。非線性用電設(shè)備對(duì)變頻器的干擾也占有相當(dāng)大的影響，這是因?yàn)樽冾l器的電網(wǎng)中存在著大量諧波源，誘使電壓及電流產(chǎn)生波形變化。電網(wǎng)系統(tǒng)還使其他設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾，以及輸出電壓和電流的功率譜是離散分布的，并且?guī)в懈叽沃C波，也就增加了電網(wǎng)損耗。當(dāng)線路的電壓大于電容器部件的電壓時(shí)，整流橋中就會(huì)產(chǎn)生充電電流，就會(huì)在電源振幅值附近呈現(xiàn)具有很強(qiáng)的高次諧波成分的沖擊波。

2.2 電磁干擾的傳遞

石油化工中抽油機(jī)使用的變頻器能產(chǎn)生功率較大諧波成分的沖擊波，由于沖擊波的功率較大，沖擊波對(duì)接入同一電網(wǎng)的其它電設(shè)備產(chǎn)生波干擾這種對(duì)變頻器的電網(wǎng)覆蓋的其他設(shè)備的干擾性很強(qiáng)，它可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)電源傳播。以為它的輸入電流是非正弦波，使網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化影響其他設(shè)備正常工作，這樣的輻射主要有電磁輻射、電路耦合、感應(yīng)耦合等等。變頻器對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)是非線性負(fù)載，它所產(chǎn)生的干擾源的頻率較低時(shí)，產(chǎn)生干擾電磁波的輻射能力，通過(guò)干擾源又不直接與其它導(dǎo)體連接，但此時(shí)的電磁干擾能量可以通過(guò)變頻器輸入導(dǎo)線與導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)耦合，導(dǎo)致一系列的干擾，是操作系統(tǒng)可能發(fā)生不穩(wěn)定狀況。

2.3 變頻器抗干擾對(duì)策

在石油化工防止抽油機(jī)的變頻器干擾可以采用采用隔離、濾波、屏蔽、接地等方法。如果想要控制抽油機(jī)中變頻器的干擾，就要從電路根本上把干擾源和易受干擾的部分完全隔離開(kāi)來(lái)，這樣才可以完全避免發(fā)生電的聯(lián)系，因?yàn)榫€路中有敏感電子設(shè)備，就可能將干擾傳遞下去。通常變頻器本身用鐵殼屏蔽，為避免其電磁干擾泄漏，輸出線最好用鋼管屏蔽。在操作中要把握好零線、火線、地線的接法控制系統(tǒng)屏蔽也為為減少電磁噪聲和損耗，可以在變頻器輸出側(cè)設(shè)置輸出濾波器就可以減少對(duì)電源干擾。硬件抗干擾是最基本的抗干擾措施，遵循原則是抑制和消除干擾源、切斷藕合通道、降低系統(tǒng)干擾信號(hào)。

3 結(jié)語(yǔ)

在石油開(kāi)采中，抽油機(jī)利用變頻器調(diào)速這一技術(shù)應(yīng)用的越來(lái)越廣泛，應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)也是增加收益，節(jié)省能源，企業(yè)改造，技術(shù)發(fā)展，增加企業(yè)效益的一條有效途徑。在石油開(kāi)采中石油抽油機(jī)連接變頻器可以使各種不同工況下降低轉(zhuǎn)機(jī)機(jī)泵的電損耗至最低，在抽油機(jī)抽油時(shí)若流量降低，節(jié)電率相反會(huì)大幅度增加。在抽油機(jī)上應(yīng)用正確的變頻器調(diào)速系統(tǒng)，可以使抽油機(jī)穩(wěn)定執(zhí)行命令，適應(yīng)油井環(huán)境變化，更方便進(jìn)行參數(shù)的調(diào)節(jié)。所以說(shuō)在抽油機(jī)機(jī)中應(yīng)用變頻器來(lái)調(diào)速的裝置將使石油企業(yè)獲得巨大的經(jīng)濟(jì)利益，同時(shí)帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)，支持可持續(xù)發(fā)展的需要，所以說(shuō)在石化企業(yè)全面推廣變頻調(diào)速器是非常必要的。

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