1、問(wèn)題的提出

　　目前，國內油田為保證持續的高產(chǎn)、穩產(chǎn)，大量使用潛油電泵，它被安裝在地下1000米～3000米深的井里，泵在電動(dòng)機的帶動(dòng)下高速旋轉，將油抽到地面上來(lái)。傳統的工作方式是電網(wǎng)直接供電，工程上稱(chēng)其為全壓工頻工作。這種全壓工頻方式有許多弊端：

　?。?）對于復雜斷塊油田來(lái)說(shuō),油水井的對應連通性差,部分潛油電泵井出現供液不足,影響到潛油電泵的正常生產(chǎn)及井下機組的運轉壽命。當井下油量不富裕時(shí)，容易抽空，甚至死井，一旦死井則損失慘重。尤其海上平臺在采油時(shí)，因為油層稠度大，流動(dòng)性差，潛油電泵在抽油的過(guò)程中不能一下運行到額定轉速，否則會(huì )出現油層因壓力變化過(guò)快而斷開(kāi)，電泵只能抽到少量距井口近的油，遠離井口的原油因不能夠流動(dòng)，電泵將斷液而導致油井報廢。并且一旦發(fā)生抽空時(shí)，定轉子將出現干磨，容易產(chǎn)生燒泵的事故。

　?。?）工頻全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊、電機沖擊電流大、沖擊扭矩大，造成電機、電纜的加速老化和電泵葉片、軸系的損壞。平臺電網(wǎng)容量有限，電機工頻對電網(wǎng)的沖擊有可能導致發(fā)電機組停運。在采油過(guò)程中，由于液面經(jīng)常變化，需要經(jīng)常對電泵進(jìn)行啟停操作，頻繁的沖擊，降低了設備使用壽命，增加了維修費用。

　?。?）電泵在井下幾千米處，供電電纜上有100多伏的線(xiàn)路損耗，影響電機的正常供電。

　?。?）潛油泵不能根據生產(chǎn)情況調整輸出功率，造成巨大的能源浪費，難以使電泵工作在最佳工況點(diǎn)上。

2、解決措施

　　如果用變頻器給潛油電泵供電，這些問(wèn)題則可以迎刃而解。變頻器能實(shí)現電機的軟啟動(dòng)，即低壓、低頻啟動(dòng)，電機是慢慢加速起來(lái)的，工作頻率不一定是額定頻率，而是隨意設置或調整，還可以根據井底油壓高低自動(dòng)調整轉速，實(shí)現轉速閉環(huán)控制。因此，海上采油平臺潛油電泵配套使用變頻調速裝置，既是生產(chǎn)工藝的要求，也是保證機組安全可靠運行的需要。

3、潛油電泵用中壓變頻器的分類(lèi)

　　潛油電泵的工作電壓一般為三相50Hz,660V,1140V,1450V,1750V,2400V等，依據井深不同而有不同的電壓.目前市場(chǎng)上的該類(lèi)產(chǎn)品主要有2種類(lèi)型：二極管箝位三電平和單元串聯(lián)多電平形式。主回路示意圖分別如下：

　　 相對傳統的三電平變頻器，采用多電平中壓變頻器驅動(dòng)潛油電泵具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)輸出電壓突變率降低20%。采用多電平技術(shù)控制比起一般傳統三電平控制技術(shù)，其dv/dt要低20%以上；因此電機承受的電壓應力相對減少許多。

　　(2)輸出電壓波形更佳，由于采用4組H橋串聯(lián)，因此輸出的波形為9電平，諧波更低,正弦度高，輸出不需要濾波器，電機運轉效率更好。

　　(3)網(wǎng)側諧波污染更少，由于采用24脈沖整流，比傳統三電平技術(shù)使用的12脈沖整流對電網(wǎng)的諧波注入更小，無(wú)需任何輸入諧波抑制器，就完全符合IEEE519-1992和GB/T14549-93相關(guān)標準最嚴格的要求。

4、實(shí)際應用效果

　　2005年中海油渤海石油公司NB35-2WHP海上平臺一次使用了15臺北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的HARSVERT-A系列高壓變頻器，用于拖動(dòng)采油平臺的潛油泵。這批設備電壓等級為3kV，功率等級從200kW到450kW不等，采用Profilbus DP現場(chǎng)總線(xiàn)控制。

　　HARSVERT-A系列的3kV的中壓變頻器能實(shí)現輸出頻率在0-120Hz范圍內的自由調節，從而滿(mǎn)足潛油電泵在不同井況下的運行要求；實(shí)現機組的軟啟軟停，有效的避免或降低了對電機、電源、泵的損害，實(shí)現了在電網(wǎng)電壓一定的情況下，輸出電壓在一定范圍內可調。

　　不同油井及井深、油液面、油粘度的不同，要求潛油電泵有不同的合理抽汲參數。通常，當潛油電泵的參數一定后，采用改頻率（電機轉速或傳動(dòng)比）的方法來(lái)調節，這樣不但能省電，達到最佳的經(jīng)濟效益，而且電機能低于額定電流起動(dòng)，對電機的保護全面。由于潛油電泵屬變轉矩類(lèi)負載，即電機在起動(dòng)時(shí)需較大轉矩，而停止時(shí)則負荷也很重。變頻器可以實(shí)現軟停機，電機轉速逐漸下降，軟停止對防止油下沖有明顯的緩沖作用，油泵不會(huì )被打壞。

　　05年秋季，我們在海上平臺對潛油泵變頻器進(jìn)行了調試，電機額定電壓是970V，額定電流是44A，變頻器選用的是額定電壓3kV，額定電流90A。變頻器在使用時(shí)將輸出電壓設定為1100V，補償了電纜的壓降，于9月29日投入運行,啟動(dòng)后運行在30Hz，此后緩慢升高頻率，到10月10日運行到50Hz。在10月11日電機切換至工頻，在此期間變頻器工作正常。保證了油井的正常投產(chǎn)。

5、海上平臺裝置的特殊性制造工藝

　　海洋平臺安裝空間非常狹小，平臺上鹽霧大，室內屋頂有滴水，要求裝置具有三防保護(防潮、防霉、防鹽霧)，并且對垂直滴水要有防護。

　　潮氣、霉菌、鹽霧對產(chǎn)品損傷最嚴重的是印刷線(xiàn)路板(PCB),采用防潮絕緣漆涂蓋在PCB上及其它裸露導電體上，以達到防護作用。柜體結構防護等級為IP31，滿(mǎn)足海上防滴要求。裝置內部使用的部件和材料等，均使用船用等級產(chǎn)品：變壓器采用船級變壓器，人機界面采用6.4寸的嵌入式一體化人機界面，變頻器的所有電纜采用專(zhuān)用的船用電纜，機柜柜體原噴塑部分和內部原所有鍍鋅件全部采用三防處理，銅排、銅螺栓、銅墊片等銅制器件和所有端子均采用特殊的導電鍍層處理，機柜內部的所有絕緣件噴涂三防絕緣漆。通過(guò)以上設計和工藝的特殊處理，利德華福公司制造的中壓變頻器順利通過(guò)了中國船級社的檢驗，并取得了船級社認證證書(shū)。

6、結束語(yǔ)

    經(jīng)過(guò)此次利德華福中壓變頻器在海上平臺的成功應用，證明了國產(chǎn)高壓變頻器完全能夠滿(mǎn)足海上平臺的使用需要，打破了國外廠(chǎng)家對該領(lǐng)域的技術(shù)壟斷，為國產(chǎn)設備的應用開(kāi)辟了新的領(lǐng)域。