तेल क्षेत्र-विशिष्ट आवृत्ति कनवर्टर आपूर्तिकर्ता आपको याद दिलाते हैं कि आवृत्ति कन्वर्टर्स का व्यापक रूप से उद्यमों के औद्योगिक उत्पादन और लोगों के दैनिक जीवन में उपयोग किया जाता रहा है। आवृत्ति कन्वर्टर्स का व्यापक अनुप्रयोग मुख्य रूप से उनकी उत्कृष्ट ऊर्जा-बचत और गति-नियंत्रण विशेषताओं के कारण है। चीन का उत्पादन और ऊर्जा खपत दुनिया में सबसे अधिक है। उत्पादों की ऊर्जा खपत की समस्या को हल करने के लिए, सुधार की आवश्यकता वाले अन्य संबंधित तकनीकी मुद्दों के अलावा, परिवर्तनीय आवृत्ति गति विनियमन ऊर्जा संरक्षण और उत्पाद की गुणवत्ता में सुधार के लिए एक प्रभावी उपाय बन गया है।
वर्तमान में, अधिकांश तेल क्षेत्रों में उपयोग किए जाने वाले पंपिंग उपकरणों में, बीम पंपिंग इकाई सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली और सबसे बड़ी मात्रा वाली है। एक ओर, बीम पंपिंग इकाई की गति बार-बार ऊपर-नीचे उठती है, और प्रति स्ट्रोक एक बार उठती है। इसकी शक्ति दो स्टील स्लाइडर्स से आती है जिनमें काफ़ी वज़न होता है और जिन्हें इलेक्ट्रिक मोटर चलाती है। जब स्लाइडर्स को ऊपर उठाया जाता है, तो वे लीवर की तरह काम करते हैं और तेल निष्कर्षण छड़ को कुएँ में भेजते हैं। जब स्लाइडर्स को नीचे किया जाता है, तो तेल निष्कर्षण छड़ तेल के साथ कुएँ के शीर्ष तक पहुँच जाती है। मोटर की निरंतर गति के कारण, स्लाइडर्स के नीचे उतरने के दौरान भार कम हो जाता है, और मोटर ड्रैग द्वारा उत्पन्न ऊर्जा भार द्वारा आकर्षित नहीं हो पाती। यह अनिवार्य रूप से ऊर्जा खपत का एक रास्ता खोज लेगी, जिससे मोटर पुनर्योजी विद्युत उत्पादन अवस्था में प्रवेश कर जाएगी, अतिरिक्त ऊर्जा को पावर ग्रिड में वापस भेज देगी, और मुख्य सर्किट बस वोल्टेज में वृद्धि का कारण बनेगी, जिसका अनिवार्य रूप से पूरे पावर ग्रिड पर प्रभाव पड़ेगा, जिससे बिजली आपूर्ति की गुणवत्ता और पावर फैक्टर में कमी आएगी, और बिजली आपूर्ति कंपनियों से जुर्माना वसूला जाएगा। खतरा; बार-बार लगने वाले उच्च-वोल्टेज के झटके मोटर को नुकसान पहुँचा सकते हैं और विश्वसनीय सुरक्षा की कमी पैदा कर सकते हैं। मोटर के क्षतिग्रस्त होने पर, उत्पादन क्षमता कम हो सकती है और रखरखाव में वृद्धि हो सकती है, जो ऊर्जा संरक्षण और पंपिंग उपकरणों की खपत में कमी के लिए बेहद हानिकारक है, जिससे उद्यम को भारी आर्थिक नुकसान होता है। दूसरी ओर, बीम पंपिंग यूनिट में दो बड़े स्टील स्लाइडर्स लगाने से पंपिंग यूनिट के उच्च प्रारंभिक प्रभाव जैसी कई समस्याएँ उत्पन्न होती हैं। उपरोक्त दो समस्याओं के अलावा, तेल क्षेत्र उत्पादन का विशेष भौगोलिक वातावरण यह निर्धारित करता है कि तेल निष्कर्षण उपकरण की अपनी परिचालन विशेषताएँ होती हैं। तेल कुओं के उत्पादन के प्रारंभिक चरण में, बड़ी मात्रा में तेल भंडारण और पर्याप्त तरल आपूर्ति होती है। दक्षता में सुधार के लिए, उच्च तेल उत्पादन सुनिश्चित करने के लिए विद्युत आवृत्ति संचालन को अपनाया जा सकता है; मध्य और बाद के चरणों में, तेल भंडार में कमी के कारण, अपर्याप्त तरल आपूर्ति का कारण बनना आसान है। यदि मोटर विद्युत आवृत्ति पर काम करना जारी रखती है, तो यह अनिवार्य रूप से विद्युत ऊर्जा की बर्बादी करेगी और अनावश्यक नुकसान का कारण बनेगी। इस समय, वास्तविक कार्य स्थिति पर विचार करना, मोटर की गति को उचित रूप से कम करना, स्ट्रोक को कम करना और प्रभावी रूप से भरने की दर में सुधार करना आवश्यक है। उपरोक्त समस्याओं को हल करने के लिए, बीम पंपिंग इकाइयों के नियंत्रण में आवृत्ति रूपांतरण प्रौद्योगिकी को पेश किया जा सकता है।
मोटर की कार्यशील धारा के परिमाण के आधार पर उसकी परिचालन आवृत्ति निर्धारित करके, पंपिंग इकाई के स्ट्रोक को कुएँ की स्थिति में परिवर्तन के अनुसार आसानी से समायोजित किया जा सकता है, जिससे ऊर्जा संरक्षण का लक्ष्य प्राप्त होता है और पावर ग्रिड के पावर फैक्टर में सुधार होता है। साथ ही, आवृत्ति कनवर्टर में कम गति वाली सॉफ्ट स्टार्ट होती है, और गति को सुचारू रूप से और व्यापक रूप से समायोजित किया जा सकता है। इसमें शॉर्ट सर्किट, ओवरलोड, ओवरवॉल्टेज, अंडरवॉल्टेज और स्टॉल जैसे संपूर्ण मोटर सुरक्षा कार्य होते हैं, जो मोटर और यांत्रिक उपकरणों की प्रभावी रूप से सुरक्षा कर सकते हैं, यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि उपकरण एक सुरक्षित वोल्टेज पर काम करें, और इसके कई फायदे हैं जैसे सुचारू और विश्वसनीय संचालन, बेहतर पावर फैक्टर, आदि। यह तेल उत्पादन उपकरणों के परिवर्तन के लिए एक आदर्श समाधान है।
वर्तमान में, बीम पंपिंग इकाइयों के लिए आवृत्ति कनवर्टर परिवर्तन के तीन मुख्य पहलू हैं:
(1) आवृत्ति रूपांतरण परिवर्तन का उद्देश्य विद्युत ग्रिड की गुणवत्ता में सुधार करना और विद्युत ग्रिड पर इसके प्रभाव को कम करना है। यह मुख्य रूप से उन स्थितियों में केंद्रित है जहाँ विद्युत आपूर्ति उद्यमों की ग्रिड गुणवत्ता के लिए उच्च आवश्यकताएँ होती हैं। ग्रिड गुणवत्ता में गिरावट से बचने के लिए, परिवर्तनीय आवृत्ति नियंत्रण को लागू करने की आवश्यकता है, जिसका मुख्य उद्देश्य पंपिंग इकाई की कार्य प्रक्रिया के ग्रिड पर प्रभाव को कम करना है। इस अनुप्रयोग को शेंगली ऑयलफील्ड के लिनपैन तेल उत्पादन संयंत्र में आवेदन अनुसूची में रखा गया है।
(2) प्राथमिक लक्ष्य के रूप में ऊर्जा संरक्षण के साथ आवृत्ति रूपांतरण नवीकरण। यह काफी आम है। एक ओर, तेल क्षेत्र पंपिंग इकाइयों के बड़े शुरुआती टॉर्क को दूर करने के लिए, इलेक्ट्रिक मोटर्स का उपयोग किया जाता है जो वास्तविक आवश्यक शक्ति से बहुत बड़े होते हैं। ऑपरेशन के दौरान इलेक्ट्रिक मोटर्स की उपयोग दर आम तौर पर 20% से 30% के बीच होती है, जिसमें अधिकतम 50% से अधिक नहीं होती है। इलेक्ट्रिक मोटर्स अक्सर हल्के लोड की स्थिति में होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप मोटर संसाधनों की बर्बादी होती है। दूसरी ओर, पंपिंग इकाई की कार्यशील स्थिति लगातार बदल रही है, जो भूमिगत स्थिति पर निर्भर करती है। यदि यह हमेशा बिजली आवृत्ति पर काम कर रहा है, तो यह अनिवार्य रूप से विद्युत ऊर्जा की बर्बादी का कारण होगा। ऊर्जा बचाने और इलेक्ट्रिक मोटर्स की दक्षता में सुधार करने के लिए, आवृत्ति रूपांतरण परिवर्तन की आवश्यकता है।
(3) आवृत्ति रूपांतरण नवीनीकरण का उद्देश्य विद्युत ग्रिड की गुणवत्ता में सुधार और ऊर्जा संरक्षण है। यह स्थिति उपरोक्त दोनों परिवर्तनों के लाभों को जोड़ती है और अनुप्रयोगों में एक महत्वपूर्ण विकास दिशा है।
वास्तविक अनुप्रयोग प्रक्रिया में, कई समस्याएँ उत्पन्न हुई हैं, मुख्यतः बीम पम्पिंग इकाई की विद्युत उत्पादन अवस्था द्वारा उत्पन्न ऊर्जा के प्रसंस्करण पर केंद्रित। पहले परिदृश्य के लिए, ऊर्जा उपभोग करने वाली ब्रेकिंग इकाई के साथ एक नियमित आवृत्ति कनवर्टर का उपयोग अपेक्षाकृत सुविधाजनक हो सकता है, लेकिन यह अधिक ऊर्जा की खपत की कीमत पर आता है, मुख्यतः क्योंकि उत्पन्न ऊर्जा को ग्रिड में वापस नहीं भेजा जा सकता है। जब आवृत्ति कनवर्टर का उपयोग नहीं किया जाता है और मोटर विद्युत अवस्था में होती है, तो मोटर ग्रिड से विद्युत ऊर्जा अवशोषित करती है (मीटर आगे की ओर घूमता है); जब विद्युत मोटर उत्पादन अवस्था में होती है, तो यह ऊर्जा छोड़ती है (मीटर उलट जाता है), और विद्युत ऊर्जा स्थानीय उपकरणों द्वारा खपत किए बिना सीधे ग्रिड में वापस भेज दी जाती है। समग्र प्रदर्शन यह है कि पम्पिंग इकाई की विद्युत आपूर्ति प्रणाली का पावर फैक्टर अपेक्षाकृत कम है, जिसका पावर ग्रिड की गुणवत्ता पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। लेकिन एक नियमित आवृत्ति कनवर्टर का उपयोग करते समय, स्थिति बदल गई है। एक नियमित आवृत्ति कनवर्टर का इनपुट डायोड रेक्टिफाइड होता है, और ऊर्जा विपरीत दिशा में प्रवाहित नहीं हो सकती है। विद्युत ऊर्जा के उपरोक्त भाग का ग्रिड में वापस जाने का कोई रास्ता नहीं है और इसे प्रतिरोधकों का उपयोग करके स्थानीय रूप से उपभोग किया जाना चाहिए, यही कारण है कि ऊर्जा खपत करने वाली ब्रेकिंग इकाइयों का उपयोग किया जाना चाहिए। दूसरे और तीसरे परिदृश्य के लिए, मोटर की बिजली उत्पादन स्थिति से उत्पन्न विद्युत ऊर्जा को ठीक से संभालना और ग्रिड को फीडबैक देना आवश्यक है। अन्यथा, पंपिंग इकाई के स्ट्रोक को समायोजित करके बचाई गई ऊर्जा आवृत्ति कनवर्टर ब्रेकिंग इकाई द्वारा खपत की गई ऊर्जा को ऑफसेट करने में सक्षम नहीं हो सकती है, जिसके परिणामस्वरूप आवृत्ति रूपांतरण संचालन के दौरान ऊर्जा की खपत होती है, जो ऊर्जा संरक्षण के लक्ष्य के खिलाफ जाती है। इस समस्या को हल करने के लिए, संरचना में दोहरी पीडब्लूएम संरचना पेश करके साधारण आवृत्ति कनवर्टर को संशोधित करना आवश्यक है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि बिजली उत्पादन के दौरान उत्पन्न बिजली ग्रिड में वापस भेज दी जाए