变频器如何消耗再生能源

需要停机时的，突然高速停机，电机制动有两种，一种是反接制动，另一种是能耗制动，就是当电动机脱离三相电源，通过控制电路，立即把直流电通过定子绕组，由于转子的机械惯性继续旋转，因而产生感应电流，联接到制动电阻上消耗掉，就可以使电机制动。

工作原理：不少的生产机械在运行过程中需要快速地减速或停车，而有些设备在生产中要求保持若干台设备前后一定的转速差或者拉伸率，这时就会产生发电制动的问题，使电机运行在第二或第四象限。

然而在实际应用中，由于大多通用变频器都采用电压源的控制方式，其中间直流环节有大电容钳制着电压，使之不能迅速反向，另外交直回路又通常采用不可控整流桥，不能使电流反向，因此要实现回馈制动和四象限运行就比较困难。

变频器直流侧加放电电阻单元组件，将再生电能消耗在功率电阻上来实现制动。小功率制动单元一般在变频器内部，外部只接制动电阻。大功率的制动单元由外接的制动单元接到变频器母线上。

当电动机制动时，电动机的电能反馈回母线，使母线电压升高，升高到一定值时，开通制动单元的开关管，用制动电阻消耗母线上一部分电能，维持母线电压不继续往上升高，使电动机能量消耗在制动电阻上，从而获得制动力矩。

扩展资料

制动单元与制动电阻的制动流程：

1、当电动机在外力的作用下减速时，电机以发电状态运行，产生再生能量。其产生的三相交流电动势被变频器逆变部分的六个续流二极管组成的三相全控桥整流，使变频器内直流母线电压持续升高。

2、当直流电压达到某一电压（制动单元的开启电压）时，制动单元功率开关管开通，电流流过制动电阻。

3、制动电阻释放热量，吸收再生能量，电机转速下降，变频器直流母线电压降低。

4、当直流母线电压降到某一电压（制动单元停止电压）时，制动单元的功率管关断。此时没有制动电流流过电阻，制动电阻在自然散热，降低自身温度。

5、当直流母线的电压重新升高使制动单元动作时，制动单元将重复以上过程，平衡母线电压，使系统正常运行。

参考资料来源：百度百科-变频器专用型能耗制动单元

2、在风机水泵行业的节能效果比较明显，比如自来水，深夜用水人少，只需要很小的功率就可以保证水压，没有必要全速运行，这时候节能就体现出来了。

其次 我要说 在浪费存在的情况下 想想办法就能节约

第三 我要说 能量守恒

第四 举个例子你就明白了，一个抽水机一个小时用100度电，去给一个楼供水，但是这台抽水机太大了，这个楼里用不了这么多水，水太多会把这个楼淹了，那咋办？正常的做法就是在抽水机的出水口那加一个挡板，这个挡板挡住了水流，这栋楼需要多少水就把挡板开到多大，这样的话你想想是不是很多很多能量白白浪费在了挡板上，如果去掉这个挡板，然后给抽水机加一个变频器来调节抽水机的速度，（肯定速度越低越省电），这样能量就直接在电网上没有做功，而不是浪费到了挡板上，这样就能节能，这样发电厂发现发这么多电用不完了，就会减少烧煤，减少发掉，即节能，又减排，呵呵PM2.5也就下来了。

不知道你明白了没有，另外你也要明白，假如这个水泵全力工作，这个楼供水还不够，那你加变频也没有用，因为没有浪费，所以咋整也不会有节约！

The Energy-saving Rebuild Application

of Specific Inverter for Oil Pump in the Control System

山东新风光电子科技发展有限公司 刘学成 郭培彬Liu Xuecheng Guo Peibin

摘 要：本文介绍了风光抽油机专用变频器在抽油机节能改造中的应用情况。通过改造，实现了抽油机高效运行，达到了节能降耗和提高产量的目的。

关键词：变频器 抽油机 节能

Abstract: The paper introduces the energy-saving rebuild application of fengguang specific inverter for oil pump in the control system. The reconstruction realizes high effect of oil pump ,achieves the purpose of retrenching energy, reducing energy consumption and improving output.

Key word: Inverter Oil pump Energy-saving

1 . 引言

我国的油田绝大部分要靠注水来压油入井，靠抽油机把油从地层提升上来。以水换油，以电换油是目前我国油田的现实。如何提高采油效率，降低采出液的吨液能耗，提高产量，使抽油机的参数更好的适应地上 、 地下工况，使现场抽油机调节更为方便，成为大家的焦点。

目前，在油田抽油机设备中，以游梁式抽油机使用方便 、 可靠，是目前油田采油生产中的主要设备，应用最为普遍，数量也最多。下面以游梁式抽油机为例，介绍风光抽油机专用变频器在其上面的应用。

2 . 游梁式抽油机工作原理

游梁式抽油机其工作过程为：用电机带动减速机，减速机带动皮带轮，皮带轮带动两个很重的钢质滑块的旋转往复运动，依靠杠杆的作用，将盛油器提上放下，而将油带出地面进入输油管道中或储油罐中，完成抽油过程。

抽油机电机的负荷是一周期性脉动负荷 , 并迭加有瞬间的冲击。为了减小抽油机上下冲程负荷的波动 , 一般都配有平衡块。为了保证足够大的启动转矩 , 抽油机电机正常运行时负荷率很低 , 一般在 20%~30% 。低负荷率运行，造成功率因数低 , 效率低 , 电能浪费大。

因此，在设计选配抽油机电机时，普遍的做法是令其抽取量大于实际负荷。它所带来的新问题是当抽油机排量过剩时，抽油机的运行会出现无功抽取，出现空抽或泵空状态，过剩的抽油能力令抽油机的无功抽取时间增加，造成油井开采的电费成本居高不下，能源浪费十分严重。因此，抽油机的节能潜力非常可观。

节能包括两个方面：一是从电动机本身考虑，提高电动机的负荷率和效率；二是从系统考虑，改变电动机的机械特性，使机 、 杆 、 泵整个系统达到较好的配合，提高系统效率。两者比较，后者的节能潜力比前者大得多。在游梁式抽油机上应用变频调速技术不仅机 、 杆 、 泵整个系统达到较好的配合 , 自动化程度提高，降低工人的劳动强度，减少工作量，而且节能效果明显，综合效益显著。

3 . 抽油机专用变频器工作原理

根据抽油机是交变工作载荷的特点，风光抽油机专用变频器内置了专用的运动控制程序 。 风光抽油机专用变频器，可以根据油井的实际情况，由操作设置油井工作参数和工作方式，经过运算处理后，变频器自行调整抽油井工作制度，改变抽油机的冲程频次，达到上 、 下冲程间的平稳过渡。变频器本身具有抽油机所需的各种保护功能及相应的放电回馈电路，而且风机可以有温度自动控制，也节约相应的能源消耗。

我们针对抽油机载荷的特殊性和野外工作特点，按照严格的工业标准设计 、 制造抽油机专用变频器，把制动电路 、 回馈电路 、 无线滤波器 、 线路电抗器和防雷击装置集成到专用变频器中，增强整机的可靠性。

变频器主电路原理如图 1 示 :

图 1变频器主电路原理

4 . 风光抽油机专用变频器的节能原理

风光抽油机专用变频器可根据井下供液情况，自动调整抽油井工作制度，使游梁式抽油机的固定动态特性变为可根据油井开采情况自动调节的可变动态特性，提高泵充满系数及排量系数，达到节能，增产，无级调速的效果。

风光抽油机专用变频器采用动态调节抽油机的冲程频次和上 、 下行程的速度，达到节电又增产的目的。

(1)可以动态调节 抽油机的冲程频次，节电。抽油机的冲程频次可以通过机械的方法调整，但是，一旦调整好之后，人是不可以经常改动的，并且通过皮带轮直径调整频次的方法是有限的，不能动态适应油井负荷的需要。而变频调速则能动态调整抽油机的转速， 可无级调节抽油机冲次， 从而调整泵的充满度，提高抽取效率，增加原油产量，减少了电机功率，实现了节能目的。

(2) 可以动态调节 抽油机的上 、 下行程的速度实现节能增产的目的。由于采用变频调速技术，通过上 、 下死点位置传感器 控制变频调速器上、下冲程输出不同频率的电源，从而使电动机上、下冲程转速不同，可无级调节抽油机上下冲程速比。 还可以根据实际需要分别地调整每一冲程下行程的速度，可以提高原油在泵的充满度；而适当提高上行程的速度，则可以减少在提升过程中的漏失系数，有效地提高单位时间内的原油产量。节电，节能。

5 . 现场应用

由于应用变频调速技术对抽油机实行软启动，启动电流大幅度降低。功率因数由 0.3-0.5 上升到 0.9 以上。提高了功率因数，减少了无功损耗。

风光抽油机专用变频器可根据油井工况对冲程频次和上下冲程的速度进行调节，使油井供排系统达到动态协调，在青海油田 30 口油井上，由实验前后的数据表明，单井的平均增产 20% ，单井的平均节电率为 20% 左右。

我们分别选前期井 、 中后期进行了变频改造。

在前期井中，由于井刚开采，储油量大，为提高功效，我们采用提高抽油机的冲程频次的方式，让变频器运行至 65HZ ，频率提高了 1/3 ，相应地电机转速提高了 30% ，其采油量也相应提高，其综合采油率可比工频情况下多采油 20% ，工效提高了 1 . 2 倍，很受油田采油工的欢迎。

在中 、后期井中，由于井储量减少，供液不足，电机若仍工颇运行，势必浪费电能，造成不必要的损耗，因而我们采用调整抽油机的 冲程频次和选用上快下慢的开采工艺，一般将变频器的频率运行至 35~45HZ 之间，这样电机平均转速下降了 20% ，加之采油设备一般负荷较轻，其节电率可达 25% 左右。还有另外在开采稠油井的中后期，因原油黏度上升，经常发生驴头和光杆 “打架”现象，通过调节 冲程频次和选用上快下慢的开采工艺，避免了 “打架”，延长了开采时间，提高了原油产量。

6 . 应用注意事项

(1)由于抽油机的起动转矩大，所以设置合适的转矩提升曲线，不合适转矩提升曲线(电压不足或过高)都会使电流增大。

(2)在抽油机滑块下降过程中，负荷减轻，电机进入再生发电状态，其再生能量将传人变频器，通过逆变回路的续流二极管整流而变成直流加在主电路上，造成主电路母线电压升高，频繁的高压会损坏变频器的主器件，包括电解电容及功率模快，因此需加制动回路，让再生电压能及时地释放掉，保证主回路器件在安全的电压下工作。再生制动电路原理如图2示

图 2 再生制动电路原理

7.结束语

变频器具有软起、停功能，减少了对抽油机杆的机械冲击，保护了电机及机械设备，减少维修量，变频器对过压、欠压、过载、短路及电路失速都能可靠地保护。总之， 变频控制技术在抽油机上应用，对抽油生产设备来说是一个很大进步，它从根本上改变了抽油机的运动特性和动力特性，使抽油机 —抽油杆—抽油泵达到动态协调，使有杆抽油系统和油井供液系统达到动态协调。 抽油机应用变频器，即可以提高工效，增加采油量，又可以节约电能，保护电机及设备，其应用前景是十分广泛的。在能源日益紧张的今天，相信变频器在抽油机这方面可以大有作为的。

1、变频节能是指通过调节电机转速来节约用电，能量转换比不但没有提高，反而降低了，因为增加了变频器的损耗。

2、变频调速主要用于负载变化的场合，节能效果非常明显，典型的就是恒压供水系统。其节能原理简单讲就是根据需要，改变频率，进而改变输出功率。比方说，只需要5kW的功率，如果不调速，电机可能输出10kW功率，浪费了5kW。

3、对于负载稳定的场合，也就是说，不需要调速的场合，采用变频器会降低整体效率，反而浪费用电。

变频器的作用主要是调整电机的功率、实现电机的变速运行，以达到省电的目的。同时变频器的作用可以降低电力线路电压波动，因为电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备故障跳闸或工作异常。采用了变频器后，变频器的作用能在零频零压时逐步启动，这样能最大程度的消除电压下降，发挥更大的优势。

变频器节能：

风机、水泵之类的需要调速的地方用变频器，节能效果特别好。变频器具有节电功能，前提条件是：第一,大功率并且为风机/泵类负载；第二，装置本身具有节电功能（软件支持）；第三，长期连续运行。除此之外，无所谓节不节电。变频器节能最为明显的是在风机水泵行业应用，因风机水泵的消耗功率与转速的立方成正比，所以当外界用风/水量不高时，使用变频会自动将转速降低，则节能效果明显。其他行业的节能原理大概如此，均是通过在不需要全速运行时调低电机转速来实现节能，但没风机水泵那么明显。变频器在进行加减速时的电流会较大，也就是此时的功率消耗比工频还大，而且，变频器本身也有发热等损耗（变频器本身也要耗电（约额定功率的3-5%）），所以变频器节能是一个辩证的，并不是绝对的。

施

耐

德

电气的变频器性能还是很优越的，操作也便捷，最关键的是后期运行也是很稳定，毕竟进口的，一般都不会出现什么问题故障，而且他们家售后服务很周到。