油田に特化した周波数変換器サプライヤーは、周波数変換器が企業の工業生産や人々の日常生活において広く利用されていることを改めて認識しています。周波数変換器の幅広い応用は、主にその優れた省エネ性能と速度制御特性によるものです。中国の生産量とエネルギー消費量は世界有数です。製品のエネルギー消費問題を解決するために、またその他の改善が必要な関連技術課題に加えて、可変周波数速度制御は省エネと製品品質向上のための効果的な手段となっています。
現在、ほとんどの油田で使用されている揚水設備の中で、ビームポンプユニットは最も一般的に使用され、最も多くの数量を保有しています。ビームポンプユニットの動作は、1ストロークごとに1回ずつ上下に繰り返します。その動力源は、電動モーターで駆動される、相当な重量のある2つの鋼製スライダーです。スライダーが上昇すると、レバーのように作用し、採油ロッドを坑井内に送り込みます。スライダーが下降すると、採油ロッドは油とともに坑口まで持ち上げられます。モーターは一定速度で回転するため、スライダーの下降中に負荷が軽減され、モーターの抵抗によって発生するエネルギーを負荷が吸収できなくなります。必然的にエネルギー消費経路が見つかり、モーターは回生発電状態に入り、余剰エネルギーを電力網にフィードバックします。これにより、主回路バス電圧の上昇が引き起こされ、電力網全体に影響を与え、電力供給品質と力率の低下につながり、電力供給企業から罰金を科せられることになります。危険：高電圧ショックが頻繁に発生すると、モーターが損傷し、信頼性の高い保護が欠如する可能性があります。モーターが損傷すると、生産効率の低下やメンテナンスの増加につながり、ポンプ設備の省エネと消費量の削減に非常に悪影響を及ぼし、企業に大きな経済的損失をもたらします。一方、ビームポンプユニットに2つの大型スチールスライダーを導入すると、ポンプユニットの始動衝撃が大きいなど、多くの問題が発生します。上記の2つの問題に加えて、油田生産の特殊な地理的環境により、石油採掘装置には独自の動作特性があります。油井生産の初期段階では、大量の石油貯蔵量と十分な液体供給があります。効率を向上させるために、商用周波数動作を採用して高い石油生産量を確保できます。中期および後期段階では、石油埋蔵量の減少により、液体供給不足が発生しやすくなります。モーターが商用周波数で動作し続けると、必然的に電気エネルギーを浪費し、不必要な損失が発生します。このとき、実際の作業状況を考慮し、モーターの回転速度を適切に下げ、ストロークを短縮し、充填率を効果的に向上させる必要があります。上記の問題を解決するために、ビームポンプユニットの制御に周波数変換技術を導入することができます。
モーターの動作周波数を動作電流の大きさに基づいて決定することにより、井戸の状態の変化に応じてポンプユニットのストロークを便利に調整でき、省エネと電力網の力率向上の目標を達成できます。同時に、周波数変換器は低速ソフトスタートを備えており、速度をスムーズかつ広範囲に調整できます。短絡、過負荷、過電圧、不足電圧、失速などの完全なモーター保護機能を備えており、モーターと機械設備を効果的に保護し、機器が安全な電圧で動作することを保証します。スムーズで信頼性の高い操作、力率の向上など、多くの利点があります。石油生産設備の改造に理想的なソリューションです。
現在、ビームポンピングユニットの周波数変換器変換には主に 3 つの側面があります。
（1）周波数変換は、電力網の品質向上と電力網への影響軽減を目的としており、主に電力供給事業者が電力網の品質に対する要求が高い状況に集中している。電力網の品質低下を回避するために、可変周波数制御を導入する必要があり、その主な目的は、揚水機の稼働プロセスが電力網に与える影響を軽減することである。この申請は、勝利油田臨盤石油生産プラントにおいて申請スケジュールに載せられている。
（2）省エネを主眼とした周波数変換改修。これは非常に一般的です。一方では、油田ポンプユニットの大きな始動トルクを克服するために、実際の必要電力よりもはるかに大きな電動モーターが使用されます。運転中の電動モーターの利用率は通常20％から30％の間であり、最高でも50％を超えません。電動モーターは軽負荷状態にあることが多く、モーターリソースの無駄になります。一方、ポンプユニットの動作状態は地中の状態に依存して絶えず変化しています。常に電力周波数で動作していると、必然的に電気エネルギーの無駄が発生します。省エネと電動モーターの効率向上のためには、周波数変換が必要です。
（3）電力網の品質向上と省エネを目的とした周波数変換技術の革新。これは、上記2つの変換の利点を兼ね備えており、応用分野における重要な発展方向です。
実際の応用プロセスでは、多くの問題が発生しており、主にビームポンピングユニットの発電状態で発生するエネルギーの処理に焦点を当てています。最初のシナリオでは、通常の周波数変換器とエネルギー消費型のブレーキユニットを組み合わせると比較的便利ですが、生成されたエネルギーを系統にフィードバックできないため、消費エネルギーが増加します。周波数変換器が使用されていない状態でモーターが通電状態にある場合、モーターは系統から電気エネルギーを吸収します（メーターは正転します）。電動モーターが発電状態にある場合、モーターはエネルギーを放出します（メーターは逆転します）。電気エネルギーは、ローカル機器によって消費されることなく、系統に直接フィードバックされます。全体的なパフォーマンスは、ポンピングユニットの電源システムの力率が比較的低いため、電力系統の品質に大きな影響を与えます。しかし、通常の周波数変換器を使用すると、状況は変わります。通常の周波数変換器の入力はダイオード整流であり、エネルギーは逆方向に流れることができません。上記の電気エネルギーの一部は、系統への帰還経路がなく、抵抗器を用いて局所的に消費する必要があるため、エネルギー消費型のブレーキユニットを使用する必要があります。 2番目と3番目のシナリオでは、モーターの発電状態によって発生する電気エネルギーを適切に処理し、系統にフィードバックする必要があります。 そうしないと、ポンプユニットのストロークを調整することで節約したエネルギーが、周波数変換器ブレーキユニットの消費エネルギーを相殺できず、周波数変換操作中にエネルギーが消費され、省エネの目的に反する可能性があります。 この問題を解決するには、通常の周波数変換器にデュアルPWM構造を導入して、発電中に発生した電気が系統にフィードバックされるように変更する必要があります。 制御方法に適応制御を導入して、ビームポンプユニットの動作環境の変化に適応します。