Применение преобразователей частоты для насосного оборудования в нефтяной промышленности
Нефтедобыча - основа российской экономики. В этой отрасли промышленности применяются самые передовые научно-технические разработки.
Как известно, при добыче нефти массово используются насосные установки. Весь процесс добычи, начиная от подъёма нефти на поверхность и заканчивая её транспортировкой на переработку, обеспечивается насосными агрегатами с электродвигателями. Около половины насосов работают от асинхронных электродвигателей. Очевидно, что расход электроэнергии при таком широком использовании электродвигателей составляет немалую величину. Поэтому инженеры постоянно разрабатывают различное оборудование, позволяющее сократить потребление электроэнергии. Одним из примеров подобного оборудования являются устройства, регулирующие частоту электродвигателя - частотно-регулируемые приводы или преобразователи частоты.
Принцип работы таких преобразователей основан на автоматическом изменении скорости вращения электродвигателя в зависимости от фактического расхода перекачиваемой жидкости.
Штанговые нефтяные насосы - работа с преобразователями частоты
Всем знакомы станки-качалки. Штанговые насосы эффективно работают при добыче нефти из малодебитных скважин большой глубины. Одним из основных элементов таких установок является электродвигатель, приводящий в движение кривошипно-шатунный механизм. Как известно, такой механизм имеет существенный недостаток – неравномерность работы. Несмотря на применение системы противовесов, проблема выравнивания пиковых значений рабочих характеристик этих агрегатов не решается полностью.
Применение преобразователей частоты при эксплуатации штанговых насосов позволяет не только сгладить характеристику в соответствии с рабочей нагрузкой, но ещё экономит значительное количество электроэнергии.
Обеспечение плавной работы любого механизма снижает вероятность преждевременного выхода его из строя. При этом срок очередного обслуживания насоса с ЧРП увеличивается по сравнению с обычным оборудованием.
Исследования показали, что внедрение ЧРП увеличивает производительность станков-качалок на 30%.
Глубинные нефтяные насосные установки - управление частотными преобразователями
Погружные насосы для добычи нефти приводятся в действие погружным электродвигателем (ПЭД). Половина нефтедобывающих скважин оборудована такими насосами.
ЧРП контролируют скорость вращения электродвигателя изменением частоты источника питания. Это оптимизирует рабочие характеристики насоса, сдвигая их в рабочую зону.
Внедрение ЧРП в погружных насосах приводит к следующим результатам:
- коэффициент мощности увеличивается до 0,94 (на 10%);
- межремонтный период увеличивается в 3-4 раз;
- увеличение дебита скважины на 20-30%.
Следует отметить, что экономия энергии наблюдается не только за счёт сокращения потребления её электродвигателем. Гораздо больший экономический эффект достигается за счёт увеличения межремонтного периода. При этом срок окупаемости ЧРП составляет минимальную величину.
Преимущества ЧРП для управления насосами при добыче нефти
По сравнению с другими энергосберегающими технологиями, ЧРП стоят гораздо дешевле. Поэтому такие приводы - наиболее приемлемое решение для экономии ресурсов в нефтяной промышленности.
Частотно-регулируемые приводы пока ещё недостаточно распространены в области нефтедобычи. Но преимущества таких устройств очевидны.
- Значительно снижение потребления электроэнергии.
- Возможность использования ЧРП в составе комплексной схемы управления всем процессом работы, в том числе в автоматизированных системах.
- Снижение работы оборудования вхолостую.
- Увеличение межремонтного периода.
- Возможность применения ЧРП для любого типа электрического оборудования.
- Быстрая окупаемость затраченных средств.
Перспективы применения ЧРП в нефтяной промышленности
Нефтяники прогнозируют массовое внедрение преобразователей частоты на электродвигателях в течении ближайших лет. Это обусловлено описанными в этой статье преимуществами таких устройств, а также увеличением общего потребления электроэнергии в отрасли, вызванной резким увеличением объёмов добычи.
Стоимость электроэнергии в затратах на эксплуатацию насосов составляет примерно 40%. Так как наблюдается постоянный рост тарифов на электроэнергию, нефтяники серьёзно задумались об экономии энергопотребления, в частности о внедрении частотно-регулируемых приводов для насосных агрегатов.