高壓變頻器在石油開(kāi)采行業(yè)中
       在石油開(kāi)采行業(yè)的應用主要是應用于主管道泵、抽油機、分子篩機泵、介質(zhì)泵、擠壓機、循環(huán)泵、注水泵、泥漿泵、鍋爐給水泵、電潛泵、鹵水泵、引風(fēng)機、除垢泵等。
       潛油電泵
       潛油電泵被安裝在地下1000-3000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。
      (1)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。
      (2)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。
    (3)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。
       (4)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。
潛油電泵的電壓等級不是國家電網(wǎng)的標準，大部分潛油電泵的供電電壓是1140v和2300v，所以用于潛油電泵的高壓變頻器需要特別定制。潛油電泵的使用環(huán)境一般比較惡劣，所以要求變頻器比較耐用。經(jīng)過(guò)高壓變頻器的改造實(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。
       應用于海洋平臺的高壓變頻器由于海洋平臺遠離陸地，運輸、吊裝費用高昂，因空間狹小，安裝也極不方便，必須確保變頻器一次投運成功，對可靠性要求極高，并要求故障后能迅速恢復運行，對技術(shù)有更高的要求。
       游梁式抽油機
       采用的抽油設備中，以游梁式抽油機應用最為普遍，數量也最多。一方面，游梁式抽油機運動(dòng)為反復地上下提升，一個(gè)沖程提升一次，其動(dòng)力來(lái)自于電動(dòng)機帶動(dòng)的兩個(gè)重量相當大的鋼質(zhì)滑塊，當滑塊提升時(shí)，類(lèi)似于杠桿的作用，將采油機桿送入井中，滑塊下降時(shí)，采油桿提出帶油至井口，由于電機轉速一定，在滑塊下降過(guò)程中，負荷減輕，電機拖動(dòng)產(chǎn)生的能量無(wú)法被負載吸引，勢必會(huì )尋找能量消耗的渠道，導致電機進(jìn)入再生發(fā)電狀態(tài)，將多余的能量反饋到電網(wǎng)，引起主回路母線(xiàn)電壓的升高，勢必會(huì )對整個(gè)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，導致電網(wǎng)供電質(zhì)量下降，功率因數降低，面臨被供電企業(yè)罰款的危險;頻繁的高壓沖擊會(huì )損壞電機，對電動(dòng)機沒(méi)有可靠的保護功能，一旦電機損害，造成生產(chǎn)效率降低、維護量加大，極不利于抽油設備的節能降耗，給企業(yè)造成較大的經(jīng)濟損失。另一方面，游梁式抽油機引入兩個(gè)大質(zhì)量的鋼質(zhì)滑塊，導致抽油機的起動(dòng)沖擊大等諸多問(wèn)題。
        目前，對游梁式抽油機的變頻器改造主要有以下3個(gè)方面：
        (1) 以提高電網(wǎng)質(zhì)量，減小對電網(wǎng)影響為目標的變頻改造。這主要集中在供電企業(yè)對電網(wǎng)質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合，為了避免電網(wǎng)質(zhì)量的下降，需引入變頻控制，其主要目的就是減小抽油機工作過(guò)程對電網(wǎng)的影響。這種應用在勝利油田的臨盤(pán)采油廠(chǎng)已經(jīng)提上應用日程。
       (2) 以節能為首要目標的變頻改造。這一點(diǎn)比較普遍，一方面，油田的抽油機為了克服大的起動(dòng)轉矩，采用的電動(dòng)機遠遠大于實(shí)際所需功率，工作時(shí)電動(dòng)機的利用率一般在20%-30%之間，最高不會(huì )超過(guò)50%，電動(dòng)機常常處于輕載狀態(tài)，造成了電動(dòng)機資源的浪費。另一方面，抽油機的工作情況是連續變化的，這些都取決于地底下的狀態(tài)，若始終處于工頻運行，勢必也會(huì )造成電能的浪費。為了節能，提高電動(dòng)機的工作效率，需進(jìn)行變頻改造。
       (3) 以提高電網(wǎng)質(zhì)量和節能為目的的變頻改造。這種情況綜合了上面兩種改造的優(yōu)點(diǎn)，是應用中的一個(gè)重要發(fā)展方向。
注水泵
       通過(guò)注水井向油層注水，是保證油層壓力，提高油藏采油速度和采收率而被廣泛采用的一項重要開(kāi)發(fā)措施。在油田注水工程中，注水泵是滿(mǎn)足油田注水，保證地層壓力的源設備，為了保證較長(cháng)時(shí)期內滿(mǎn)足油田注水需要，在設計上注水泵的容量選型一般都較大，同時(shí)在實(shí)際生產(chǎn)中，日注水量又總是一個(gè)波動(dòng)較大的參數。
       當采用變頻調速時(shí)，50Hz滿(mǎn)載時(shí)功率因數為接近，工作電流比電機額定電流值要低許多，這是由于變頻裝置的內濾波電容產(chǎn)生的改善功率因數的作用，可以為電網(wǎng)節約容量。采用變頻調速后，可以避免因通過(guò)閥門(mén)控制使泵過(guò)多偏離額定工作區而引起的振動(dòng)，這種振動(dòng)嚴重時(shí)會(huì )引起懸臂泵軸頭斷裂。由于啟動(dòng)緩慢及轉速的降低，相應地延長(cháng)了許多零部件如密封、軸承的壽命，特別是減輕了起動(dòng)機械轉矩對電機機械損傷，有效的延長(cháng)了電機的使用壽命，減少了檢修維護開(kāi)支，節約大量維護費用。
       高壓變頻器在石化行業(yè)中
       在煉油行業(yè)高壓變頻器主要應用于原油泵、減低渣油泵、循環(huán)泵、介質(zhì)泵等泵類(lèi)和送風(fēng)機等大功率風(fēng)機。
       干餾裝置主風(fēng)機
       頁(yè)巖干餾裝置煉油工藝中，有一項重要的環(huán)節就是利用離心式風(fēng)機(即：主風(fēng)機)向干餾爐下部的發(fā)生段送風(fēng)，目的是為干餾爐上部下來(lái)的頁(yè)巖半焦完成氧化-還原反應提供飽和空氣。在實(shí)際運行中，要根據反應裝置中各項工藝指標的控制需求，調整主風(fēng)機送風(fēng)量。風(fēng)量的調整要通過(guò)手動(dòng)調節主風(fēng)機入口蝶閥開(kāi)度和放散口開(kāi)度來(lái)實(shí)現，多余風(fēng)量通過(guò)放散口排出。電機的出力在70%左右。根據生產(chǎn)工藝的要求，每小時(shí)都要由工人手動(dòng)風(fēng)量一、兩次，大量的空氣被通過(guò)放散口排除，因此這種風(fēng)量調整方式不合理，工人勞動(dòng)強度大，同時(shí)造成無(wú)謂的能耗浪費。工藝的角度上看，每天都要頻繁的調整主風(fēng)機的流量，工人要付出繁重的勞動(dòng)，而且調整偏差較大，如果電機通過(guò)變頻器調整調速，可以滿(mǎn)足工藝的需要，達到調節準確，節省人力的目的。更重要的是，風(fēng)機運行過(guò)程中，入口蝶閥開(kāi)度越小，損耗在風(fēng)機擋板上的能量越多，因此，主風(fēng)機根據需要調速運行將會(huì )有很大的節能空間。
       原油泵
       現場(chǎng)是通過(guò)調節泵出口閥門(mén)的開(kāi)度，即改變管網(wǎng)阻力來(lái)調節流量，同時(shí)改變了出口壓力。根據泵的特性，調節出口閥門(mén)的開(kāi)度，將使效率下降。若采用改變泵電機轉數，閥門(mén)全開(kāi)，管網(wǎng)阻力曲線(xiàn)不變，降低水泵的揚程以減小流量，根據現場(chǎng)需要，允許出口最小壓力為2.1Mpa，允許最小流量為240t/h，在滿(mǎn)足此要求的基礎上進(jìn)行調速，使泵效率在高效點(diǎn)運行，即變速調節比節流調節時(shí)，泵從電網(wǎng)吸收功率要減少，因此采用變速調節，能把消耗在節流中的損耗省下來(lái)，達到節能的目的。
       石油石化行業(yè)應用前景
        自從2008年兩會(huì )，將低碳經(jīng)濟被提上議題之后，低碳經(jīng)濟，正以前所未有的高姿態(tài)走進(jìn)人們生活的方方面面。政府提出，2020年單位國內生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%至45%。而作為耗能大戶(hù)的石油石化行業(yè)，首當其沖被推到了風(fēng)口浪尖。統計數據顯示，在國家發(fā)改委公布的千家重點(diǎn)耗能企業(yè)中，石油和化工企業(yè)有340家，占1/3;在環(huán)保部公布的廢氣、廢水污染源國家重點(diǎn)監控企業(yè)中，石油和化工企業(yè)分別占 13.4%和25.8%。
        因此在2010年2月25日召開(kāi)的國務(wù)院常務(wù)會(huì )議指出，要壓縮和疏導過(guò)剩產(chǎn)能，加快淘汰落后產(chǎn)能，引導產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，同時(shí)啟動(dòng)石化行業(yè)低碳技術(shù)示范工程建設。因此在中國的低碳經(jīng)濟發(fā)展之路上，石油石化產(chǎn)業(yè)應該成為積極實(shí)踐者。那么低碳經(jīng)濟的倡導，勢必會(huì )促使石油行業(yè)加強技術(shù)的改造，因此也必然會(huì )帶動(dòng)具有節能減耗的高壓變頻器的發(fā)展。
       另一方面,國內對石油石化產(chǎn)品的需求快速增長(cháng)。專(zhuān)家預計，到2010年，我國汽煤柴需求量將為1.85億至1.89 億噸，乙烯需求當量將達到2500萬(wàn)至2600萬(wàn)噸。巨大的石油石化產(chǎn)品需求潛力，將為我國石油石化企業(yè)進(jìn)一步拓展市場(chǎng)、做大總量提供難得的戰略機遇和良好的市場(chǎng)條件。石油的市場(chǎng)需求旺盛。市場(chǎng)需求勢必拉動(dòng)石油開(kāi)采設備的增加、石油開(kāi)采量的加大和煉油設備增加。這些也將進(jìn)一步擴大石油行業(yè)的節能潛力。