1. Überblick:
Die unterirdische Ölspeicherkapazität der Ölquellen in den verschiedenen Ölfeldern des Landes variiert. Wenn das Ölvolumen nicht ausreicht, um die Speicherkapazität zu erhöhen, kann die Speicherkapazität nicht genutzt werden.
Um die Pumpenanlage unter Volllast zu betreiben, muss eine Frequenzumrichtersteuerung eingesetzt werden, um die Pumpenleistung zu reduzieren.
Die Frequenz wird so eingestellt, dass die Fördermenge des Öls ausreicht, sodass jede Ölquelle die Fördermenge individuell anpassen kann.
Dieses Verfahren reduziert nicht nur den derzeitigen Aufwand für das Einbringen von Wasser in das Bohrloch, sondern ermöglicht es auch jedem Ölbrunnen,
Das Öl wird kontinuierlich gepumpt, wodurch der Stromverbrauch durch Wassereinspritzung und der durch unzureichende Kühlung entstehende Mehrverbrauch an Strom eingespart wird.
Last. Es kann als zeit-, arbeits- und energiesparende sowie effiziente Methode bezeichnet werden. Es lohnt sich, einen Weg zu fördern, der die Last erheblich reduziert.
die Kosten der Ölgewinnung.
2. Marktausblick:
Auf dem Markt für Ölfeldpumpen befinden sich Zehntausende Pumpen im Ölfeld Daqing, Tausende im Ölfeld Liaohe, über 10.000 im Ölfeld Shengli sowie weitere Ölfelder wie Jilin, Zhongyuan, Jianghan, Karamay, Tuha und Changqing. Obwohl in vielen Ölfeldern bereits Frequenzumrichter (FU) eingesetzt werden, machen diese nur etwa 5 % aller Pumpen aus. Ein Großteil der Anlagen ist nicht mit FU ausgestattet. Die Umrüstung der Ölfelder erfolgt zwar jährlich etappenweise, doch besteht weiterhin eine große Lücke. Um die Automatisierung der FU-Pumpen zu erreichen, ist eine schrittweise Implementierung notwendig. Da die meisten Ölquellen FU benötigen, birgt dies ein enormes Marktpotenzial. Der Einsatz von FU ist derzeit die optimale Lösung. In den großen Ölförderanlagen des Landes steigt die Anzahl der FU-gesteuerten Pumpen bereits kontinuierlich. Mit dem steigenden Bedarf von Ölförderanlagen nimmt auch der Einsatz von Frequenzumrichtern stetig zu. Zu den am häufigsten genutzten Anlagen zählen die Ölfelder Daqing, Liaohe und Shengli. Aktuell werden in Ölfeldern Frequenzumrichter der Marken ABB, Ximenzi, Fuji und Jianeng IPC eingesetzt.
3. Energiesparmethoden:
Bei der Analyse von Energiesparmethoden für Schaltschränke von Ölfeldpumpen ist zunächst zu klären, welche verschiedenen Formen der Energiesparsteuerung für Ölfeldpumpen existieren. Da die Betriebsart der Balkenpumpe nicht konstant ist, arbeitet sie folgendermaßen: Während des Aufwärtshubs verbraucht der Motor Energie, während des Abwärtshubs erzeugt er Energie. Um den kontinuierlichen Betrieb eines Frequenzumrichters zu gewährleisten, muss die vom Motor erzeugte elektrische Energie abgeführt werden. Eine Möglichkeit besteht darin, eine Bremseinheit mit Bremswiderstand einzusetzen, um elektrische Energie im Widerstand zu verbrauchen. Eine zweite Möglichkeit ist die Rückkopplungsbremsung, bei der elektrische Energie in das Stromnetz zurückgespeist wird. Die zweite Methode der Rückkopplungsbremsung ermöglicht die maximale Energieeinsparung bei Ölfeldpumpen.
4 Funktionsprinzip und Kontrollmethode:
Bei Förderquellen mit mittel- und niedrigviskosem Rohöl und hohem Wassergehalt ist der ideale Betriebsmodus der Pumpeneinheit „langsames Anfahren und schnelles Absenken“. Das langsame Anfahren verbessert den Füllgrad der Pumpe und erhöht die Fördermenge pro Hub. Gleichzeitig reduziert es die zusätzliche dynamische Belastung am Aufhängepunkt, wodurch Hubverluste minimiert, die Betriebsbedingungen der Ölförderanlage verbessert und deren Lebensdauer verlängert werden. Das schnelle Absenken ermöglicht das rechtzeitige Schließen des Festventils der Ölpumpe, verbessert die Pumpeneffizienz, spart Zeit und erhöht die Ölproduktion pro Zeiteinheit.
Bei ergiebigen und wasserreichen Bohrungen kann die Förderfrequenz erhöht und die Spülfrequenz entsprechend angepasst werden, um eine schnelle Steigerung der Flüssigkeitsproduktion um etwa 30 % zu erzielen. Bei ergiebigen Bohrungen hat sich in praktischen Versuchen gezeigt, dass eine Erhöhung der Spülfrequenz die Fördermenge nicht erhöht, sondern verringert. Eine Reduzierung der Spülfrequenz hingegen erhöht die Fördermenge um etwa 20–30 %, spart gleichzeitig Strom und verlängert die Lebensdauer von Pumpe, Steigrohr und Gestänge. Die wirtschaftlichen Vorteile sind enorm. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass durch die geeignete Wahl der Betriebsparameter unter verschiedenen Betriebsbedingungen ein Gleichgewicht zwischen Fördermenge und Fördermenge erreicht werden kann, wodurch das Ziel der Produktionssteigerung bei gleichzeitiger Energieeinsparung realisiert wird.
Nach der Verwendung der PMD-Serienfrequenzumrichtersteuerung werden der Absorptions- und Entladekreis des Pumpenaggregatmotors im Vierquadrantenbetrieb (z. B. im Stromerzeugungszustand) in den PMD-Serienfrequenzumrichter integriert, und es wird eine Rückkopplungsschaltung eingeführt. Im Normalbetrieb ist die Rückkopplungsschaltung inaktiv. Sobald der Motor im Stromerzeugungszustand ist und die Busspannung einen bestimmten Wert erreicht, wird die Rückkopplungsschaltung aktiviert. Über einen dreiphasigen IGBT-SVPWM-Wechselrichter wird die auf dem DC-Bus zurückgewonnene elektrische Energie in das Netz eingespeist. Diese Konstruktion eignet sich besser zur Steuerung von Pumpenaggregaten und erzielt eine deutlich höhere Energieeinsparung.
Funktionale Eigenschaften des PMD-Serien-Frequenzumrichters
1. Implementierte Prozesssteuerung für Sanftanlauf, Sanftstopp und Drehzahlregelung.
Der Anlaufstrom ist gering, die Drehzahl stabil, die Leistung zuverlässig und die Auswirkungen auf das Stromnetz gering. Es ermöglicht eine beliebige Anpassung der Auf- und Abwärtsdrehzahl sowie einen geschlossenen Regelkreis;
2. Die Spülleistung, die Drehzahl und die Fördermenge der Pumpeneinheit können anhand des Flüssigkeitsstands und des Drucks im Ölbrunnen bestimmt werden, wodurch der Energieverbrauch effektiv gesenkt, die Pumpeneffizienz verbessert, der Verschleiß der Ausrüstung verringert und die Lebensdauer verlängert werden kann;
3. Ein spezielles Anwendungsprogramm für Pumpeneinheiten mit vereinfachtem Aufbau, das sich für die direkte Inbetriebnahme durch gewöhnliche Erdölförderer eignet;
4. Eingebaute Eingangsfiltervorrichtung, vollständige Prozessrauschfilterung und Störungen des Stromnetzes von nur einem Viertel derjenigen herkömmlicher kommerzieller Frequenzumrichter;
5. Automatische Spannungsnachführung, automatische Berechnung des Bremsmoments, Vereinfachung der Bedienung der Anwendungsglieder;
6. Eingebaute Rückkopplungsbremseinheit, die die zurückgewonnene elektrische Energie in das Netz einspeisen kann. Eingebauter Reaktor und Filter, kann direkt an das Stromnetz angeschlossen werden, mit einem Energierückkopplungswirkungsgrad von bis zu 97 %. 15 % bis 25 % energieeffizienter als herkömmliche Frequenzumrichter, mit Wärmeverlusten unter 3 % der Widerstandsbremsung, wodurch Wärmequellen reduziert und die Sicherheit erhöht werden;
7. Rundumantrieb, kompatibel mit Permanentmagnet-Synchronmotoren und Asynchronmotorsteuerung;
8. Es verfügt über vielfältige Schutzfunktionen wie Überstrom-, Kurzschluss-, Überspannungs-, Unterspannungs-, Phasenausfall- und Überhitzungsschutz usw., wodurch ein sichererer und zuverlässigerer Systembetrieb gewährleistet wird;
9. Unbemanntes und vollautomatisiertes Design im Feld, das eine beliebige Steuerung der Pumpgeschwindigkeit ermöglicht, ohne dass mechanische Ausrüstung ausgetauscht werden muss. Geeignet für Ölquellen in verschiedenen Regionen und Strukturen, geeignet für unterschiedliche Klimazonen und Bedingungen;
10. Optionales drahtloses Kommunikationsmodul zur nahtlosen Integration in digitale Ölfeldsysteme.