變頻器技術在石油鉆采中的應用

王 輝 劉 健 潘 登 孫春梅

（天津石油職業技術學院，天津 300280）

隨著科學的不斷發展，變頻技術的使用也越來越廣泛，不管是工業設備上還是家用電器上都會使用到變頻器。變頻器的合理使用可以改善生活，做到高效節能，通過對變頻器的使用提高工作效率。

一、變頻技術

由于我國的電力資源大部分都消耗在了一些大功率的設備上，這造成了資源的浪費，如果把變頻技術運用到其中，通過電機轉速對其進行控制就可以達到節電的目的。這樣可以獲得長遠的經濟效率，對于社會效益也有突出的貢獻。

變頻技術作為一種節能技術，主要是通過改變電源頻率的電器設備從而達到節能的目的，它的適用性很廣，系統安全可靠而且可以延長設備的使用壽命，它這種優良的特性成為了現代電力傳動技術的一個主要發展的方向。電動機個機器的核心部分，它的運轉速度需要根據機器所負荷大小來調整運轉頻率，而變頻器就是充當調整其頻率的作為，變頻器的使用不僅可以節能還可以延長機器的使用壽命，一舉兩得。變頻調速和其他調速相比較，最突出的特點就是它是目前可以達到的最好、最成熟的一項節能技術。

二、變頻技術在石油鉆采中的應用

2.1 生活區自動恒壓供水系統

由于鉆井隊中不僅是鉆井系統的能源消耗大，鉆井隊人員的日常生活也會消耗到很多的能源，如果不對這些方面做到及時的改進會造成能源的大量流失。利用變頻技術對鉆井隊中生活區使用的“生活區自動恒壓供水系統”，通過變頻器來控制水泵，給生活區提供一個恒壓水源。在供水系統中，恒壓供水是使出口壓力保持不變，通過變頻供水達到節能降耗的要求。

2.1.1 變頻恒壓供水的優點：

①自動維持恒定壓力，不會因為水量的變化而造成管道破裂，供水質量好。

②減少了電機水泵的啟動沖擊，增加了水泵的使用壽命。

③系統根據用戶的用水量的檢測從而達到控制馬達轉速的效果，避免了人力的浪費。

④變頻恒壓供水的系統穩定可靠，可以自動調節，避免了很多的麻煩，節省能源。

2.1.2 改造方案

變頻供水有兩種基本運行方式，變頻泵固定方式和變頻泵循環方式。變頻泵固定是把變頻器固定在一個泵上，如果泵的需要改變則通過變頻器把信號傳輸給其他泵相應的指令。這種方案在切換的過程中不會出現失壓現象，即使變頻器出現故障也不會導致供水的中斷，但是投資相對較大。變頻器和水泵相連，在各個水泵之間進行變頻循環，但是在切換的過程中有一定的延遲，會有短時失壓現象。

而現在我們綜合這兩種技術的特點研究討論出一種新的改造方案。是使用多臺變頻泵同時運行，但在剛開始的時候只啟用一臺變頻泵，隨著管道壓力和水流能量的改變逐漸增加變頻泵的數量，通過數據的計算達到省泵和省電的目的。這種方案的系統穩定，不出出現失壓現象的發生，也不會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出現一些干擾信號，很可能會影響到變頻器的正常工作，因此必須采取相應的措施來防止信號干擾。例如分離強電和弱電；離控制回路的信號線和動力線；頻器的控制柜外殼必須接地，遠離大容量變壓器；在變頻器的主電路中加入電抗器，避免無線電信號的干擾。

2.1.4 預期的改造效果

①通過對水壓和水流量這兩個變量的計算，達到恒壓這一定量，使管道內的壓力一定，保護管道，這樣的變頻技術系統穩定可以達到節能的目的。

②使各臺水泵的運行時間保持了基本的一直，提高了設備的利用率，避免了失壓現象的產生，延長了水泵的使用壽命。

③系統具有完善的電氣安全保護措施，可以及時的提供水泵的變化數據，有利于水泵的維護和維修。

④消除了無線電信號的干擾，得到的數據相對準確，可以對水泵進行及時的控制和處理。

2.2 鉆井使用的絞車、轉盤等的變頻控制

由于鉆井絞車在下鉆具和下管套時，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，導致鉆具和套管在不同時候造成的能量消耗不一致，造成了能量的浪費。同時，頻繁的高壓對于電機的使用也是不好的，不能讓電機起到保護功能，容易造成電機的損壞。因此變頻技術的應用還是相當重要的一門技術。

鉆井絞車的改造原則：

2.2.1 提高井場電網質量，減少絞車運行對井場電網的影響，避免電網質量的下降。

2.2.2 達到資源的充分利用，在絞車的運行過程中不會造成電動機資源的浪費，實現變頻節能的效果。

2.2.3 使鉆井絞車能適應起重量的變化，具有足夠的起升檔數，準確地調節鉆壓，均勻地送鉆具，在下鉆過程中能隨意控制下放速度。

對于這三條改造的原則是都要遵循的，在實際的運用過程中，如果僅僅只對一項原則進行改造會起不到改造想要達成的效果。

結語

變頻技術作為現代的一項節能降耗的重要技術手段在很多領域都得到應用，例如空調、水泵等各種系統，只要有電機的存在就可以增加變頻技術，達到節能的效果。而石油行業是一項消耗能源很嚴重的行業，這個行業的產值也是相對較高的，怎樣才能在最短的時間內做到節能降耗的效果呢，就是要把變頻技術運用其中，利用高科技提高我們的生活質量和生活環境。變頻技術作為一項成熟的技術手段應該被運用到各個領域中去，幫助我國的經濟發展。

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