變頻器技術(shù)在石油鉆采中的應(yīng)用

王 輝 劉 健 潘 登 孫春梅

（天津石油職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300280）

隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，變頻技術(shù)的使用也越來越廣泛，不管是工業(yè)設(shè)備上還是家用電器上都會(huì)使用到變頻器。變頻器的合理使用可以改善生活，做到高效節(jié)能，通過對(duì)變頻器的使用提高工作效率。

一、變頻技術(shù)

由于我國(guó)的電力資源大部分都消耗在了一些大功率的設(shè)備上，這造成了資源的浪費(fèi)，如果把變頻技術(shù)運(yùn)用到其中，通過電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)其進(jìn)行控制就可以達(dá)到節(jié)電的目的。這樣可以獲得長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效率，對(duì)于社會(huì)效益也有突出的貢獻(xiàn)。

變頻技術(shù)作為一種節(jié)能技術(shù)，主要是通過改變電源頻率的電器設(shè)備從而達(dá)到節(jié)能的目的，它的適用性很廣，系統(tǒng)安全可靠而且可以延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，它這種優(yōu)良的特性成為了現(xiàn)代電力傳動(dòng)技術(shù)的一個(gè)主要發(fā)展的方向。電動(dòng)機(jī)個(gè)機(jī)器的核心部分，它的運(yùn)轉(zhuǎn)速度需要根據(jù)機(jī)器所負(fù)荷大小來調(diào)整運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，而變頻器就是充當(dāng)調(diào)整其頻率的作為，變頻器的使用不僅可以節(jié)能還可以延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命，一舉兩得。變頻調(diào)速和其他調(diào)速相比較，最突出的特點(diǎn)就是它是目前可以達(dá)到的最好、最成熟的一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)。

二、變頻技術(shù)在石油鉆采中的應(yīng)用

2.1 生活區(qū)自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng)

由于鉆井隊(duì)中不僅是鉆井系統(tǒng)的能源消耗大，鉆井隊(duì)人員的日常生活也會(huì)消耗到很多的能源，如果不對(duì)這些方面做到及時(shí)的改進(jìn)會(huì)造成能源的大量流失。利用變頻技術(shù)對(duì)鉆井隊(duì)中生活區(qū)使用的“生活區(qū)自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng)”，通過變頻器來控制水泵，給生活區(qū)提供一個(gè)恒壓水源。在供水系統(tǒng)中，恒壓供水是使出口壓力保持不變，通過變頻供水達(dá)到節(jié)能降耗的要求。

2.1.1 變頻恒壓供水的優(yōu)點(diǎn)：

①自動(dòng)維持恒定壓力，不會(huì)因?yàn)樗康淖兓斐晒艿榔屏?，供水質(zhì)量好。

②減少了電機(jī)水泵的啟動(dòng)沖擊，增加了水泵的使用壽命。

③系統(tǒng)根據(jù)用戶的用水量的檢測(cè)從而達(dá)到控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速的效果，避免了人力的浪費(fèi)。

④變頻恒壓供水的系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)，避免了很多的麻煩，節(jié)省能源。

2.1.2 改造方案

變頻供水有兩種基本運(yùn)行方式，變頻泵固定方式和變頻泵循環(huán)方式。變頻泵固定是把變頻器固定在一個(gè)泵上，如果泵的需要改變則通過變頻器把信號(hào)傳輸給其他泵相應(yīng)的指令。這種方案在切換的過程中不會(huì)出現(xiàn)失壓現(xiàn)象，即使變頻器出現(xiàn)故障也不會(huì)導(dǎo)致供水的中斷，但是投資相對(duì)較大。變頻器和水泵相連，在各個(gè)水泵之間進(jìn)行變頻循環(huán)，但是在切換的過程中有一定的延遲，會(huì)有短時(shí)失壓現(xiàn)象。

而現(xiàn)在我們綜合這兩種技術(shù)的特點(diǎn)研究討論出一種新的改造方案。是使用多臺(tái)變頻泵同時(shí)運(yùn)行，但在剛開始的時(shí)候只啟用一臺(tái)變頻泵，隨著管道壓力和水流能量的改變逐漸增加變頻泵的數(shù)量，通過數(shù)據(jù)的計(jì)算達(dá)到省泵和省電的目的。這種方案的系統(tǒng)穩(wěn)定，不出出現(xiàn)失壓現(xiàn)象的發(fā)生，也不會(huì)造成水泵的頻繁切換。

2.1.3 變頻器的防干擾問題

在變頻器的工作中會(huì)出現(xiàn)一些干擾信號(hào)，很可能會(huì)影響到變頻器的正常工作，因此必須采取相應(yīng)的措施來防止信號(hào)干擾。例如分離強(qiáng)電和弱電；離控制回路的信號(hào)線和動(dòng)力線；頻器的控制柜外殼必須接地，遠(yuǎn)離大容量變壓器；在變頻器的主電路中加入電抗器，避免無線電信號(hào)的干擾。

2.1.4 預(yù)期的改造效果

①通過對(duì)水壓和水流量這兩個(gè)變量的計(jì)算，達(dá)到恒壓這一定量，使管道內(nèi)的壓力一定，保護(hù)管道，這樣的變頻技術(shù)系統(tǒng)穩(wěn)定可以達(dá)到節(jié)能的目的。

②使各臺(tái)水泵的運(yùn)行時(shí)間保持了基本的一直，提高了設(shè)備的利用率，避免了失壓現(xiàn)象的產(chǎn)生，延長(zhǎng)了水泵的使用壽命。

③系統(tǒng)具有完善的電氣安全保護(hù)措施，可以及時(shí)的提供水泵的變化數(shù)據(jù)，有利于水泵的維護(hù)和維修。

④消除了無線電信號(hào)的干擾，得到的數(shù)據(jù)相對(duì)準(zhǔn)確，可以對(duì)水泵進(jìn)行及時(shí)的控制和處理。

2.2 鉆井使用的絞車、轉(zhuǎn)盤等的變頻控制

由于鉆井絞車在下鉆具和下管套時(shí)，套管鉆具和井壁的摩擦力不一樣，起重重量變化很大，但為了保證提升速度保持一定，導(dǎo)致鉆具和套管在不同時(shí)候造成的能量消耗不一致，造成了能量的浪費(fèi)。同時(shí)，頻繁的高壓對(duì)于電機(jī)的使用也是不好的，不能讓電機(jī)起到保護(hù)功能，容易造成電機(jī)的損壞。因此變頻技術(shù)的應(yīng)用還是相當(dāng)重要的一門技術(shù)。

鉆井絞車的改造原則：

2.2.1 提高井場(chǎng)電網(wǎng)質(zhì)量，減少絞車運(yùn)行對(duì)井場(chǎng)電網(wǎng)的影響，避免電網(wǎng)質(zhì)量的下降。

2.2.2 達(dá)到資源的充分利用，在絞車的運(yùn)行過程中不會(huì)造成電動(dòng)機(jī)資源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)變頻節(jié)能的效果。

2.2.3 使鉆井絞車能適應(yīng)起重量的變化，具有足夠的起升檔數(shù)，準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)鉆壓，均勻地送鉆具，在下鉆過程中能隨意控制下放速度。

對(duì)于這三條改造的原則是都要遵循的，在實(shí)際的運(yùn)用過程中，如果僅僅只對(duì)一項(xiàng)原則進(jìn)行改造會(huì)起不到改造想要達(dá)成的效果。

結(jié)語(yǔ)

變頻技術(shù)作為現(xiàn)代的一項(xiàng)節(jié)能降耗的重要技術(shù)手段在很多領(lǐng)域都得到應(yīng)用，例如空調(diào)、水泵等各種系統(tǒng)，只要有電機(jī)的存在就可以增加變頻技術(shù)，達(dá)到節(jié)能的效果。而石油行業(yè)是一項(xiàng)消耗能源很嚴(yán)重的行業(yè)，這個(gè)行業(yè)的產(chǎn)值也是相對(duì)較高的，怎樣才能在最短的時(shí)間內(nèi)做到節(jié)能降耗的效果呢，就是要把變頻技術(shù)運(yùn)用其中，利用高科技提高我們的生活質(zhì)量和生活環(huán)境。變頻技術(shù)作為一項(xiàng)成熟的技術(shù)手段應(yīng)該被運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域中去，幫助我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

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