Öljykenttäkohtaiset taajuusmuuttajatoimittajat muistuttavat, että taajuusmuuttajia on käytetty laajalti yritysten teollisessa tuotannossa ja ihmisten jokapäiväisessä elämässä. Taajuusmuuttajien laaja käyttö johtuu pääasiassa niiden erinomaisista energiansäästö- ja nopeudensäätöominaisuuksista. Kiinan tuotanto ja energiankulutus ovat maailman korkeimpia. Tuotteiden energiankulutusongelman ratkaisemiseksi muiden teknisten parannusta vaativien ongelmien lisäksi muuttuvataajuisesta nopeudensäädöstä on tullut tehokas toimenpide energian säästämiseksi ja tuotteiden laadun parantamiseksi.
Tällä hetkellä useimmilla öljykentillä käytettävistä pumppauslaitteista palkkipumppuyksikkö on yleisimmin käytetty ja määrältään suurin. Toisaalta palkkipumppuyksikkö nostaa pumppua toistuvasti ylös ja alas, nostaen kerran iskua kohden. Sen voima tulee kahdesta huomattavan painoisesta teräsliukusäätimestä, joita sähkömoottori käyttää. Kun liukusäätimet nostetaan, ne toimivat vipuvarsien tavoin ja lähettävät öljynottotangon kaivoon. Kun liukusäätimet lasketaan, öljynottotanko nousee öljyn kanssa kaivonpäähän. Moottorin vakionopeuden ansiosta kuormitus pienenee liukusäätimen laskeutuessa, eikä kuorma pysty vetämään puoleensa moottorin vastuksen tuottamaa energiaa. Se löytää väistämättä kanavan energiankulutukselle, jolloin moottori siirtyy regeneratiiviseen energiantuotantotilaan, palauttaa ylimääräisen energian sähköverkkoon ja aiheuttaa pääpiirin jännitteen nousun, mikä väistämättä vaikuttaa koko sähköverkkoon, johtaa sähkönsyötön laadun ja tehokertoimen heikkenemiseen sekä sähköyhtiöiden sakkoihin. Vaara: Usein esiintyvät suurjänniteiskut voivat vahingoittaa moottoria ja aiheuttaa luotettavan suojauksen puutteen. Kun moottori vaurioituu, se voi johtaa tuotannon tehokkuuden laskuun ja lisääntyneeseen huoltotarpeeseen, mikä on erittäin haitallista pumppauslaitteiden energiansäästölle ja kulutuksen vähentämiselle aiheuttaen merkittäviä taloudellisia tappioita yritykselle. Toisaalta kahden suuren teräsliukusäätimen käyttöönotto palkkipumppausyksikössä johtaa moniin ongelmiin, kuten pumppausyksikön suureen käynnistysiskuun. Edellä mainittujen kahden ongelman lisäksi öljykenttien tuotannon erityinen maantieteellinen ympäristö määrää, että öljynporauslaitteilla on omat käyttöominaisuutensa. Öljykaivon tuotannon alkuvaiheessa on suuri määrä öljyvarastoja ja riittävä nestemäärä. Tehokkuuden parantamiseksi voidaan ottaa käyttöön tehotaajuustoiminta korkean öljyntuotannon varmistamiseksi. Keski- ja myöhemmissä vaiheissa öljyvarastojen vähenemisen vuoksi on helppo aiheuttaa riittämätöntä nestemäärää. Jos moottori jatkaa toimintaansa tehotaajuudella, se väistämättä tuhlaa sähköenergiaa ja aiheuttaa tarpeettomia häviöitä. Tällöin on otettava huomioon todellinen työtilanne, alennettava moottorin nopeutta asianmukaisesti, lyhennettävä iskua ja parannettava tehokkaasti täyttönopeutta. Edellä mainittujen ongelmien ratkaisemiseksi palkkipumppausyksiköiden ohjauksessa voidaan ottaa käyttöön taajuusmuunnostekniikka.
Määrittämällä moottorin käyttötaajuuden sen käyttövirran suuruuden perusteella, pumppausyksikön iskua voidaan kätevästi säätää kaivo-olosuhteiden muutosten mukaan, mikä saavuttaa energiansäästötavoitteen ja parantaa sähköverkon tehokerrointa. Samalla taajuusmuuttajassa on hidas pehmeä käynnistys, ja nopeutta voidaan säätää sujuvasti ja laajasti. Siinä on täydelliset moottorinsuojaustoiminnot, kuten oikosulku, ylikuormitus, ylijännite, alijännite ja jumiutuminen, jotka suojaavat tehokkaasti moottoria ja mekaanisia laitteita, varmistavat, että laitteet toimivat turvallisella jännitteellä, ja niillä on monia etuja, kuten sujuva ja luotettava toiminta, parannettu tehokerroin jne. Se on ihanteellinen ratkaisu öljyntuotantolaitteiden muuntamiseen.
Tällä hetkellä palkkipumppausyksiköiden taajuusmuuttajamuunnoksessa on kolme päänäkökohtaa:
(1) Taajuusmuunnoksen tavoitteena on parantaa sähköverkon laatua ja vähentää sen vaikutusta sähköverkkoon. Tämä keskittyy pääasiassa tilanteisiin, joissa sähkönjakeluyrityksillä on korkeat vaatimukset sähköverkon laadulle. Sähköverkon laadun heikkenemisen välttämiseksi on otettava käyttöön muuttuva taajuussäätö, jonka päätarkoituksena on vähentää pumppausyksikön työprosessin vaikutusta verkkoon. Tämä sovellus on lisätty sovellusaikatauluun Shengli Oilfieldin Linpanin öljyntuotantolaitoksella.
(2) Taajuusmuunnosremontti, jonka ensisijainen tavoite on energiansäästö. Tämä on melko yleistä. Toisaalta öljykenttien pumppausyksiköiden suuren käynnistysmomentin voittamiseksi käytetään sähkömoottoreita, jotka ovat paljon suurempia kuin todellinen tarvittava teho. Sähkömoottoreiden käyttöaste käytön aikana on yleensä 20–30 %, ja korkein ei ylitä 50 %. Sähkömoottorit ovat usein kevyessä kuormituksessa, mikä johtaa moottoriresurssien tuhlaamiseen. Toisaalta pumppausyksikön toimintatila muuttuu jatkuvasti, mikä riippuu maanalaisesta tilasta. Jos se toimii aina tehotaajuudella, se aiheuttaa väistämättä sähköenergian tuhlausta. Energian säästämiseksi ja sähkömoottoreiden hyötysuhteen parantamiseksi tarvitaan taajuusmuunnosmuunnosta.
(3) Taajuusmuunnosremontti, jonka tavoitteena on parantaa sähköverkon laatua ja säästää energiaa. Tämä tilanne yhdistää kahden edellä mainitun muutoksen edut ja on tärkeä kehityssuunta sovelluksissa.
Käytännön sovellusprosessissa on ilmennyt monia ongelmia, jotka keskittyvät pääasiassa palkkipumppausyksikön sähköntuotantotilassa syntyvän energian käsittelyyn. Ensimmäisessä skenaariossa tavallisen taajuusmuuttajan käyttö energiaa kuluttavan jarrutusyksikön kanssa voi olla suhteellisen kätevää, mutta tämä tapahtuu suuremman energiankulutuksen kustannuksella, pääasiassa siksi, että tuotettua energiaa ei voida syöttää takaisin verkkoon. Kun taajuusmuuttajaa ei käytetä ja moottori on sähköisessä tilassa, moottori imee sähköenergiaa verkosta (mittari pyörii eteenpäin); kun sähkömoottori on generaattoritilassa, se vapauttaa energiaa (mittari peruuttaa), ja sähköenergia syötetään suoraan takaisin verkkoon ilman, että paikalliset laitteet kuluttavat sitä. Kokonaisuutena pumppausyksikön virransyöttöjärjestelmän tehokerroin on suhteellisen alhainen, mikä vaikuttaa merkittävästi sähköverkon laatuun. Mutta tavallista taajuusmuuttajaa käytettäessä tilanne on muuttunut. Tavallisen taajuusmuuttajan tulo on dioditasasuuntattu, eikä energia voi virrata vastakkaiseen suuntaan. Yllä mainittu osa sähköenergiasta ei pääse takaisin verkkoon, ja se on kulutettava paikallisesti vastusten avulla, minkä vuoksi on käytettävä energiaa kuluttavia jarrutusyksiköitä. Toisessa ja kolmannessa skenaariossa on tarpeen käsitellä moottorin sähköntuotantotilan tuottama sähköenergia asianmukaisesti ja syöttää se takaisin verkkoon. Muuten pumppausyksikön iskun säätämisellä säästetty energia ei välttämättä pysty kompensoimaan taajuusmuuttajan jarrutusyksikön kuluttamaa energiaa, mikä johtaa energiankulutukseen taajuusmuunnostoiminnan aikana ja on vastoin energiansäästötavoitteita. Tämän ongelman ratkaisemiseksi on tarpeen muokata tavanomaista taajuusmuuttajaa ottamalla käyttöön kaksois-PWM-rakenne sen varmistamiseksi, että sähköntuotannon aikana tuotettu sähkö syötetään takaisin verkkoon. Lisäksi on otettava käyttöön adaptiivinen ohjaus ohjausmenetelmissä, jotta ne mukautuvat palkkipumppuyksiköiden muuttuvaan työympäristöön.