Naftaväljadele spetsiifiliste sagedusmuundurite tarnijad tuletavad meelde, et sagedusmuundureid on laialdaselt kasutatud ettevõtete tööstuslikus tootmises ja inimeste igapäevaelus. Sagedusmuundurite laialdane kasutamine tuleneb peamiselt nende suurepärastest energiasäästu- ja kiiruse reguleerimise omadustest. Hiina toodang ja energiatarbimine on maailma suurimate seas. Toodete energiatarbimise probleemi lahendamiseks lisaks muudele parandamist vajavatele tehnilistele probleemidele on muutuva sagedusega kiiruse reguleerimine muutunud tõhusaks meetmeks energia säästmiseks ja toote kvaliteedi parandamiseks.
Praegu on enamikus naftaväljadel kasutatavate pumpamisseadmete seas kõige sagedamini kasutatav ja suurima mahuga talapumbaagregaat. Talapumbaagregaadi liikumine seisneb korduvas üles-alla tõstmises, tõstes iga käigu kohta ühe korra. Selle jõuallikaks on kaks märkimisväärse raskusega terasest liugurit, mida käitab elektrimootor. Kui liugurid tõstetakse, toimivad need nagu hoovad, saates õli väljatõmbevarda puurauku. Kui liugurid langetatakse, tõstetakse õli väljatõmbevarras koos õliga puuraugu suudmesse. Mootori konstantse kiiruse tõttu väheneb liugurite laskumisel koormus ja koormus ei saa mootori takistuse tekitatud energiat ligi tõmmata. See leiab paratamatult kanali energia tarbimiseks, pannes mootori lülituma regeneratiivse energia tootmise olekusse, tagastades liigse energia elektrivõrku ja põhjustades peaahela siini pinge tõusu, mis paratamatult mõjutab kogu elektrivõrku, põhjustades elektrivarustuse kvaliteedi ja võimsusteguri langust ning elektrivarustusettevõtete trahve. Oht: Sagedased kõrgepingelöögid võivad mootorit kahjustada ja põhjustada usaldusväärse kaitse puudumise. Kui mootor on kahjustatud, võib see vähendada tootmise efektiivsust ja suurendada hoolduskulusid, mis on äärmiselt kahjulik energia säästmisele ja pumpamisseadmete tarbimise vähendamisele, põhjustades ettevõttele märkimisväärset majanduslikku kahju. Teisest küljest põhjustab kahe suure terasest liuguri paigaldamine talapumba seadmesse palju probleeme, näiteks pumba seadme suur käivituslöök. Lisaks kahele eespool nimetatud probleemile määrab naftaväljade tootmise eriline geograafiline keskkond, et nafta ekstraheerimisseadmetel on oma tööomadused. Naftapuuraukude tootmise algstaadiumis on suur naftavaru ja piisav vedelikuvarustus. Tõhususe parandamiseks saab suure naftatoodangu tagamiseks rakendada võimsussageduslikku töötamist; keskmises ja hilisemas etapis on naftavarude vähenemise tõttu lihtne põhjustada ebapiisavat vedelikuvarustust. Kui mootor jätkab töötamist võimsussagedusel, raiskab see paratamatult elektrienergiat ja põhjustab tarbetuid kadusid. Sel ajal on vaja arvestada tegeliku tööolukorraga, vähendada mootori pöörlemiskiirust ja vähendada käiku ning parandada tõhusalt täitekiirust. Ülaltoodud probleemide lahendamiseks saab talapumba seadmete juhtimisse rakendada sagedusmuundamise tehnoloogiat.
Mootori töösageduse määramine selle töövoolu suuruse põhjal võimaldab pumba käiku mugavalt reguleerida vastavalt puuraugu tingimuste muutustele, saavutades energiasäästu eesmärgi ja parandades elektrivõrgu võimsustegurit. Samal ajal on sagedusmuunduril madal kiirus ja pehme käivitus ning kiirust saab sujuvalt ja laialdaselt reguleerida. Sellel on täielikud mootorikaitse funktsioonid, nagu lühis, ülekoormus, ülepinge, alapinge ja seiskumine, mis kaitsevad tõhusalt mootorit ja mehaanilisi seadmeid, tagades seadmete töötamise ohutul pingel ning pakkudes palju eeliseid, nagu sujuv ja usaldusväärne töö, parem võimsustegur jne. See on ideaalne lahendus õlitootmisseadmete ümberkujundamiseks.
Praegu on kiirpumpade sagedusmuunduri ümberkujundamisel kolm peamist aspekti:
(1) Sagedusmuundamise eesmärk on parandada elektrivõrgu kvaliteeti ja vähendada selle mõju elektrivõrgule. See on peamiselt koondunud olukordadesse, kus elektrivarustusettevõtetel on võrgu kvaliteedile kõrged nõuded. Võrgu kvaliteedi languse vältimiseks tuleb kasutusele võtta muutuva sageduse juhtimine, mille peamine eesmärk on vähendada pumpamisseadme tööprotsessi mõju võrgule. See rakendus on lisatud Shengli naftavälja Linpani naftatootmistehase rakenduste ajakavasse.
(2) Sagedusmuundamise renoveerimine, mille peamine eesmärk on energia säästmine. See on üsna tavaline. Ühelt poolt kasutatakse naftaväljade pumpamisüksuste suure käivitusmomendi ületamiseks elektrimootoreid, mis on palju suuremad kui tegelikult vajalik võimsus. Elektrimootorite kasutusmäär töötamise ajal on üldiselt 20–30%, kusjuures kõrgeim ei ületa 50%. Elektrimootorid on sageli väikese koormusega olekus, mille tulemuseks on mootoriressursside raiskamine. Teisest küljest muutub pumbaüksuse töötingimus pidevalt, mis sõltub maa-alusest olekust. Kui see töötab pidevalt võimsussagedusel, põhjustab see paratamatult elektrienergia raiskamist. Energia säästmiseks ja elektrimootorite efektiivsuse parandamiseks on vaja sagedusmuundamise transformatsiooni.
(3) Sagedusmuundamise renoveerimine, mille eesmärk on parandada elektrivõrgu kvaliteeti ja säästa energiat. See olukord ühendab endas kahe ülaltoodud transformatsiooni eelised ja on rakenduste oluline arengusuund.
Tegelikus rakendusprotsessis on tekkinud palju probleeme, mis keskenduvad peamiselt talapumba elektritootmise olekus tekkiva energia töötlemisele. Esimese stsenaariumi korral võib tavalise sagedusmuunduri kasutamine koos energiat tarbiva piduriseadmega olla suhteliselt mugav, kuid see tuleb suurema energiatarbimise hinnaga, peamiselt seetõttu, et toodetud energiat ei saa võrku tagasi suunata. Kui sagedusmuundurit ei kasutata ja mootor on elektrilises olekus, neelab mootor võrgust elektrienergiat (arvesti pöörleb edasi); kui elektrimootor on genereerimisolekus, vabastab see energiat (arvesti pöörleb tagurpidi) ja elektrienergia suunatakse otse võrku tagasi, ilma et kohalikud seadmed seda tarbiksid. Üldine jõudlus seisneb selles, et pumbaseadme toitesüsteemi võimsustegur on suhteliselt madal, millel on oluline mõju elektrivõrgu kvaliteedile. Kuid tavalise sagedusmuunduri kasutamisel on olukord muutunud. Tavalise sagedusmuunduri sisend on diood-alalditud ja energia ei saa vastassuunas voolata. Ülaltoodud osa elektrienergiast ei saa võrku tagasi suunata ja see tuleb tarbida lokaalselt takistite abil, mistõttu tuleb kasutada energiat tarbivaid piduriseadmeid. Teise ja kolmanda stsenaariumi korral on vaja mootori energiatootmise oleku poolt tekitatud elektrienergiat nõuetekohaselt käsitleda ja see võrku tagasisidestada. Vastasel juhul ei pruugi pumba käigu reguleerimisega säästetud energia kompenseerida sagedusmuunduri piduriseadme tarbitud energiat, mille tulemuseks on energiatarbimine sagedusmuundamise ajal, mis läheb vastuollu energia säästmise eesmärgiga. Selle probleemi lahendamiseks on vaja tavalist sagedusmuundurit modifitseerida, lisades sellesse kahekordse PWM-struktuuri, et tagada energiatootmise ajal tekitatud elektrienergia tagasisuunamine võrku; adaptiivse juhtimise juurutamine juhtimismeetoditesse, et kohaneda talapumpade muutuva töökeskkonnaga.