De traditionele pompunit met hangende balk maakt gebruik van een constante snelheid met toevoeging van een remeenheid of energiefeedbacksysteem, wat aanzienlijke nadelen heeft op het gebied van energieverbruik en kosten. Dit artikel introduceert de toepassing van het elektronische regelsysteem met de frequentieomvormer van de Dongli Kechuang CT100-serie als kern in pompunits voor olievelden en stelt een nieuw systeem voor van energie- en vermogensregeling met dubbele gesloten lus, dat efficiënter en kosteneffectiever is.
Toepassing van de Dongli Kechuang CT100 frequentieomvormer in een hangende balkpompunit
De traditionele pompunit met hangende balk maakt gebruik van een constante snelheid met toevoeging van een remeenheid of energiefeedbacksysteem, wat aanzienlijke nadelen heeft op het gebied van energieverbruik en kosten. Dit artikel introduceert de toepassing van het elektronische regelsysteem met de frequentieomvormer van de Dongli Kechuang CT100-serie als kern in pompunits voor olievelden en stelt een nieuw systeem voor van energie- en vermogensregeling met dubbele gesloten lus, dat efficiënter en kosteneffectiever is.
Invoering
De overgrote meerderheid van de olievelden in ons land zijn velden met een lage energie- en lage opbrengst, in tegenstelling tot buitenlandse olievelden die over een sterke zelfinjectiecapaciteit beschikken. Het grootste deel van de olie moet door middel van waterinjectie in de put worden geïnjecteerd en met behulp van pompmachines (percussiemachines) uit de formatie worden opgepompt. In China is het vervangen van olie door water en olie door elektriciteit momenteel de realiteit in olievelden, en het elektriciteitsverbruik is verantwoordelijk voor een aanzienlijk deel van de kosten van oliewinning in ons land. De olie-industrie hecht daarom veel waarde aan elektriciteitsbesparing, en besparing op elektriciteitsverbruik betekent direct een verlaging van de kosten van oliewinning.
De energiebesparende oplossing voor de pompunit is het gebruik van een frequentieomvormer om het motoraandrijfsysteem aan te passen. Na het overschakelen naar een frequentieomvormer voor de pompunit zijn er verschillende voordelen:
(1) Verbetering van de vermogensfactor: De vermogensfactor aan de ingangszijde kan worden verhoogd van de oorspronkelijke 0,25-0,5 tot boven de 0,9, waardoor de stroomtoevoer aanzienlijk wordt verlaagd en de belasting van het elektriciteitsnet en de transformatoren wordt verminderd, de lijnverliezen worden verminderd en er veel op de kosten voor "capaciteitsuitbreiding" wordt bespaard.
(2) Verbetering van de operationele efficiëntie: De extractiesnelheid kan dynamisch worden aangepast op basis van de werkelijke vloeistoftoevoercapaciteit van de oliebron, waardoor niet alleen energiebesparingsdoelen worden bereikt, maar ook de ruwe olieproductie wordt verhoogd en de efficiëntie van het systeem aanzienlijk wordt verbeterd.
(3) Er is sprake van een echte 'zachte start': er wordt een overmatige mechanische impact op de elektromotor, de versnellingsbak en de pompunit vermeden, waardoor de levensduur van de apparatuur aanzienlijk wordt verlengd, de uitvaltijd wordt verminderd en de productie-efficiëntie wordt verbeterd.
Er zijn echter ook een aantal kwesties die moeten worden aangepakt bij het gebruik van een frequentieomvormer voor de motor van een pompeenheid, met name het probleem van piekstroom en de omgang met regeneratieve energie, die hieronder afzonderlijk worden geanalyseerd.
Inleiding tot de huidige situatie van hangende balkpompinstallaties
Inleiding tot het mechanische mechanisme van de hangende balkpompeenheid
De balkenpompeenheid bestaat hoofdzakelijk uit vier onderdelen:
(1) Balksectie: ezelskop, balk, dwarsbalk, staartbalk, drijfstang, balansblok (composiet balanspompeenheid)
(2) Beugelsectie: dwarsbalklagerzitting, werkladder, beschermring, bedieningsplatform, beugel.
(3) Reductiedeel: basis, reductiecilinderzitting, reductie, krukas, contragewicht, rem en andere componenten.
(4) Stroomverdelingssectie: motorbasis, motor, verdeelkast, enz.
Shenzhen Dongli Sci Tech Innovatie Technologie Co., Ltd
1. Basis; 2-Beugel; 3-Ophangkabelinrichting; 4-Ezelkop; 5-Bal; 6-Ballagerzitting; 7-Dwarsbalk; 8-Drijfstang; 9-Krukpeninrichting; 10 Krukinrichting; 11-Reductor; 12. Rembeveiliging; 13- Reminrichting; 14- Elektromotor; 15- Verdeelkast.
Zoals weergegeven in de afbeelding, is de balkpompunit een vervormd vierstangenmechanisme, en de algehele structurele kenmerken ervan zijn vergelijkbaar met die van een balans. Het ene uiteinde is de pomplast en het andere uiteinde is de gebalanceerde zware last. Voor de beugel geldt: als het koppel gevormd door de pomplast en de evenwichtslast gelijk is of constant verandert, kan de pompunit continu en ononderbroken werken met zeer weinig vermogen. Dat wil zeggen dat de energiebesparende technologie van de pompunit afhankelijk is van de balans. Hoe lager de balansverhouding, hoe groter het benodigde vermogen van de elektromotor. Omdat de pomplast constant verandert en het balansgewicht niet volledig consistent kan zijn met de pomplast, maakt dit de energiebesparende technologie van balkpompunits zeer complex. Daarom kan worden gezegd dat de energiebesparende technologie van de balkpompunit de balanceertechnologie is.
Inleiding tot de huidige status van de variabele frequentietransformatie met zwevende balken
Vanuit de feitelijke situatie van frequentieomzetting blijkt dat de meeste contragewichten van de pompunits ernstig ongebalanceerd zijn, wat resulteert in een overmatige piekstroom, wat niet alleen onnodig veel elektrische energie verspilt, maar ook de veiligheid van de apparatuur ernstig in gevaar brengt. Tegelijkertijd brengt dit ook grote problemen met zich mee bij het gebruik van de snelheidsregeling van de frequentieomvormer: de capaciteit van de frequentieomvormer wordt over het algemeen geselecteerd op basis van het nominale vermogen van de motor, en een overmatige piekstroom kan leiden tot overbelastingsbeveiliging van de frequentieomvormer, waardoor deze niet normaal kan functioneren.
Bovendien is er in de beginfase van de exploitatie van oliebronnen een grote hoeveelheid olie opgeslagen en is er voldoende vloeistoftoevoer. Om de efficiëntie te verbeteren, kan de netfrequentie worden gebruikt om een hoge olieproductie te garanderen. In de midden- en latere fases kan echter, door de afname van de olieopslagcapaciteit, gemakkelijk een onvoldoende vloeistoftoevoer ontstaan. Als de motor nog steeds op de netfrequentie werkt, zal dit onvermijdelijk elektrische energie verspillen en onnodige verliezen veroorzaken. In deze fase is het noodzakelijk om rekening te houden met de werkelijke werksituatie en het motortoerental en de slag dienovereenkomstig te verlagen om de vullingsgraad effectief te verbeteren.
Inleiding tot traditionele frequentieconversie-oplossingen
De introductie van frequentieomvormertechnologie in de besturing van straalpompunits is de trend. Snelheidsregeling met variabele frequentie is een vorm van traploze snelheidsregeling, waarbij de werkfrequentie van de motor wordt bepaald op basis van de grootte van de werkstroom. Dit maakt een gemakkelijke aanpassing van de slag van de pompunit mogelijk, afhankelijk van veranderingen in de boorputcondities, wat energiebesparing oplevert en de vermogensfactor van het elektriciteitsnet verbetert. De toepassing van vectorfrequentieomvormertechnologie kan lage snelheden en een hoog koppel garanderen, en de snelheid kan soepel en breed worden aangepast. Tegelijkertijd beschikt de frequentieomvormer over complete motorbeveiligingsfuncties, zoals kortsluiting, overbelasting, overspanning, onderspanning en blokkering, die de motor en mechanische apparatuur effectief beschermen, ervoor zorgen dat de apparatuur op een veilige spanning werkt en vele voordelen bieden, zoals een soepele en betrouwbare werking, een verbeterde vermogensfactor, enz. Het is een ideale oplossing voor de transformatie van olieproductieapparatuur. De huidige gangbare oplossingen zijn als volgt:
Omvormer met energieverbruikende remeenheid
Deze methode is relatief eenvoudig, maar het operationele rendement is laag. Dit komt voornamelijk door de terugkoppeling van de energie die de motor genereert tijdens de neergaande slag bij constant toerental. Bij gebruik van een gewone frequentieomvormer wordt de ingang diodegelijkgericht en kan er geen energie in de tegenovergestelde richting stromen. Het bovengenoemde deel van de elektrische energie kan niet terugstromen naar het net en moet lokaal worden verbruikt met behulp van weerstanden. Daarom moeten energieverslindende remeenheden worden gebruikt, wat direct leidt tot een hoog energieverbruik en een laag totaalrendement.
Nadelen: Lage energie-efficiëntie en de noodzaak om rem-eenheden en remweerstanden te installeren.
Omvormer met terugkoppelingseenheidregeling
Om de geregenereerde energie terug te voeren en de efficiëntie te verbeteren, kan een energiefeedbackapparaat worden gebruikt om de geregenereerde energie terug te voeren naar het elektriciteitsnet. Dit maakt het systeem complexer en de investering hoger. Het zogenaamde energiefeedbackapparaat is in feite een actieve omvormer. Door een frequentieomvormer met een energiefeedbackapparaat te installeren, kunnen gebruikers de spoeling, snelheid en vloeistofproductie van de pompeenheid bepalen op basis van het vloeistofniveau en de druk van de oliebron, waardoor het energieverbruik wordt verlaagd en de pompefficiëntie wordt verbeterd; slijtage van apparatuur wordt verminderd, de levensduur wordt verlengd, een hoge efficiëntie, energiebesparing en lage kosten worden bereikt en geautomatiseerde werking onder maximale energiebesparende omstandigheden wordt gerealiseerd. Vanwege de werkingsmodus van de frequentieomvormer en het feedbackapparaat veroorzaakt het gebruik van energiefeedback echter aanzienlijke harmonische vervuiling aan de voedingszijde, wat resulteert in een aanzienlijke afname van de kwaliteit van het elektriciteitsnet.
Nadelen: Er moeten terugkoppelingsapparaten worden geïnstalleerd, wat duur is en aanzienlijke vervuiling van het elektriciteitsnet veroorzaakt.
Introductie tot de frequentieomzettingsoplossing van de Dongli Sci Tech CT100-serie
Gezien de diverse nadelen van traditionele frequentieomzettingssystemen heeft Shenzhen Dongli Sci Tech Innovation Technology Co., Ltd. diepgaand onderzoek gedaan naar het proces van de zwevende-balkpompunit, een speciale softwarelogica geïmplementeerd op basis van het besturingsproces van de zwevende-balkpompunit en een dubbele gesloten-lusregeling van energie en vermogen toegepast om een continue en soepele aanpassing van de uitgangsfrequentie te bereiken, negatieve koppelregeling te elimineren en terugkoppeling van motorkinetische energie en hoge busspanning te voorkomen. Bovendien is het doel bereikt om de remeenheid en het energieterugkoppelingsapparaat te elimineren, waardoor de diverse nadelen van traditionele frequentieomzettingssystemen worden vermeden.
Het kernconcept van dit systeem is constante uitgangsregeling. De frequentieomvormer is gebaseerd op een PID-regelmodus met een constante uitgangslus. Door de uitgangsfrequentie aan te passen, kan een constante uitgangsregeling worden bereikt, wat het gemiddelde uitgangsvermogen effectief kan verlagen, effectieve energiebesparingen kan opleveren en het pompmechanisme kan beschermen, terwijl tegelijkertijd aan de impulsvereisten wordt voldaan. Dat wil zeggen dat de frequentieomvormer geen specifieke bedrijfsfrequentie hoeft in te stellen en de werkelijke uitgangsfrequentie automatisch wordt aangepast via een gesloten PID-lus. Tijdens de neergaande slag genereert de motor elektriciteit, vanwege de grote traagheid van de belasting, wanneer het synchrone toerental lager is dan het motortoerental, en is het uitgangskoppel van de frequentieomvormer negatief. Op dat moment verhoogt de frequentieomvormer automatisch de uitgangsfrequentie om het negatieve koppel te elimineren en te voorkomen dat de motor in een genererende toestand verkeert. Tijdens de opgaande slag wordt de potentiële energie volledig omgezet in kinetische energie. Op dat moment treden de maximale snelheid en traagheid op en vertraagt de motor om de opgaande slag uit te voeren. Bij lage snelheid werkt de frequentieomvormer in de constante PID-uitgangsregelingsmodus en verhoogt automatisch de opgaande slagsnelheid om de opgaande slag te voltooien. Gedurende het gehele regelproces is het bekend dat de motor niet in een genererende toestand is geweest, waardoor het niet nodig is om een remeenheid en RBU-feedbackapparaat te installeren. Ondertussen is de neergaande slag gedurende het gehele slagproces langzaam en kan er meer olie in worden ondergedompeld; een snelle opgaande slag vermindert olielekkage en verhoogt de olieproductie aanzienlijk.
Voordelen: Er hoeven geen energieverbruik- of terugkoppelingsapparaten geïnstalleerd te worden en het oliewinningsproces is geoptimaliseerd, waardoor de algehele efficiëntie aanzienlijk wordt verbeterd.
Introductie tot de frequentieomzetting van de Dongli Sci Tech CT100-serie
De CT100 frequentieomvormer van Shenzhen Dongli Kechuang Technology Co., Ltd. is gebaseerd op een DSP-besturingssysteem en maakt gebruik van de toonaangevende PG-vrije vectorregeltechnologie in eigen land, gecombineerd met diverse beschermingsmethoden. Deze technologie kan worden toegepast op asynchrone motoren en biedt uitstekende rijprestaties. Het product heeft de bruikbaarheid voor de klant en de aanpasbaarheid aan de omgeving aanzienlijk verbeterd wat betreft het ontwerp van de luchtkanalen, de hardwareconfiguratie en de softwarefunctionaliteit.
Technische kenmerken
Branchespecifiek: op basis van de softwarelogica van het besturingsproces van de balkenpompeenheid worden werkelijk branchespecifieke en toonaangevende oplossingen gerealiseerd.
Selectie met een hoge betrouwbaarheid: De belangrijkste componenten zijn allemaal afkomstig van bekende binnen- en buitenlandse merken, waardoor de betrouwbaarheid en stabiliteit van de componenten wordt gegarandeerd.
◆ Ontwerp met grote redundantie: door middel van rigoureuze berekeningen en experimentele verificatie worden belangrijke componenten ontworpen met grote marges om de integriteit van de gehele machine in olievelden te garanderen
Langetermijnstabiliteit in ongunstige omgevingen.
Geoptimaliseerde vectorregeling: toonaangevende vectorregeling zonder snelheidsfeedback met een hoog laagfrequent koppel en snelle koppelrespons.
◆ Softwarematige stroom- en spanningsbegrenzingsfunctie: goede spannings- en stroombegrenzing, waardoor belangrijke regelparameters effectief worden beperkt om het risico op omvormerstoringen te verminderen.
Sterke aanpassing aan het milieu: Dankzij een hoog oververhittingspunt, een onafhankelijk ontwerp van de luchtkanalen en een verdikte drievoudige verfbehandeling is het beter geschikt voor langdurig gebruik in olievelden in de open lucht.
◆ Snelheidsvolg-herstartfunctie: bereik een soepele start van roterende motoren zonder impact
◆ Automatische spanningsaanpassingsfunctie: wanneer de netspanning verandert, kan het automatisch een constante uitgangsspanning handhaven
Uitgebreide foutbeveiliging: overstroom, overspanning, onderspanning, overtemperatuur, faseverlies, overbelasting en andere beveiligingsfuncties
Conclusie
Vanwege diverse nadelen van de traditionele frequentieomzettingsmodus van de bundelpompunit, is continue verbetering van het besturingsschema voor frequentieomzetting onvermijdelijk. Shenzhen Dongli Sci Tech Innovation Technology Co., Ltd. zal de transformatie van de sector leiden met zijn innovatieve besturingsoplossingen. Tegelijkertijd zorgt de betrouwbare software- en hardwarestabiliteit van de frequentieomvormer uit de CT100-serie ervoor dat deze klanten een zeer kosteneffectieve gebruikerservaring biedt.