持续助力“碳中和” 英威腾变频器在抽油机上的应用
发布时间：2021-09-10
来源：中国自动化网
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英威腾GD300-29能量回馈变频器
导读：
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。
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。
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。
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
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。
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