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NC HVVF系列高压变频调速装置 在螺杆压缩机组上的应用

NC HVVF系列高压变频调速装置

在螺杆压缩机组上的应用

 

摘 要:NC HVVF系列高压变频调速装置是上海能传电气有限公司新研发的新一代电压源型高压变频器,具有抗电网波动能力强,输入输出谐波低,控制精度高,运行可靠等特点。本文着重介绍了NC HVVF系列高压变频调速装置在新疆油田分公司红山嘴油田的螺杆压缩机应用情况。

关键词:高压变频调速装置、橇装屋、螺杆压缩机
 

1、引言

中国石油新疆油田分公司自1984年进行稠油油田开发以来,陆续开发了九区、六区、红浅1井区、四2区、克浅10井区、百重7井区、凤城等稠油油田区块。其中九区、六区、红浅1井区、百重7井区为稠油开发老区,油藏开发面临地层压力低、剩余油分散、套管损坏、注蒸汽热效率低、经济效益差等一系列问题。开采成本持续上升,继续采用注蒸汽开发方式经济效益差,急需转换开发方式,寻求有效的接替开发技术,火驱技术开发具有低能耗、低污染、经济高效的特点,针对稠油老区二次开发和特超稠油开发具有很好的应用前景和推广价值。

本文主要介绍上海能传电气有限公司NC HVVF系列高压变频调速装置在新疆油田分公司红山嘴油田红48 断块火驱烟道气提高采收率重大开发试验地面工程螺杆压缩机组上的应用情况。NANCAL为该压缩机组提供了整套撬装变频调速系统,集撬装结构、电气设备和过程控制、空调及正压通风、消防和火灾报警、通信、照明、电缆桥架、接地等为一体。


新疆油田公司采油二厂厂区照片

2 公司简介

亚傅体育app总部位于北京,是上交所主板上市公司,股票代码603859。

上海能传电气有限公司是能科股份的控股子公司。公司专业从事高压变频调速装置、低压工程型变频器、岸电电源、有源滤波器、静止无功发生器等电力电子产品的研发、生产、销售和服务。公司主要研发骨干均为电力电子和电气传动专业研发人员,为国内较早从事变频器及电能质量产品开发的团队,具有罗宾康、西门子、GE等公司多年经验,曾主导参与了国家能源局组织的西气东输20MW级电驱压缩机组变频装置国产化研制项目,核心研发人员获2015年中国机械工业科学技术特等奖。
3 NC HVVF系列高压变频调速装置简介

NC HVVF系列高压变频调速装置是上海能传电气有限公司推出的新一代具有自主知识产权的高性能高可靠性高压交流传动产品,产品采用电压源型单元级联的拓扑结构,内置有低电压穿越、电机参数自测定和在线辨识、高性能矢量控制、变压器二次保护技术、具有较强的抗电网波动和输入输出电流谐波低的特点。

NC HVVF系列高压变频调速装置采用高-高结构,输出无需任何升压装置,完全满足稳定性、可靠性要求高的应用场合。具有如下特点:

  1. 单元串联多电平结构,多脉冲整流,多电平输出,输入输出谐波符合并优于IEEE519-1992及GB/T14549-93标准对电压失真和电流失真严格的要求;
  2. 无速度传感器矢量控制,带电机参数自测定功能;
  3. 专利的VSV(VSD+SVG)技术,可分时实现电机驱动和电网无功补偿两种功能;
  4. ProCon(Process Continuous)技术可有效应对电网电压波动,闪变,短时失电等故障,较大限度提高装置的连续运行能力,保证生产的连续性;
  5. 主控平台系统硬件采用基于DSP+FPGA+ARM的三核控制系统平台,高性能,高可靠性,超强运算能力;
  6. 内置PLC,可扩展输入输出,内含工艺量PID闭环控制功能;
  7. 故障自动复位功能,转速跟踪再启动功能;
  8. 控制系统和功率单元开机自检及运行过程实时检测;
  9. 标配支持Ethernet、Modbus、CAN、Profibus等多种总线协议,可实现与大部分自动化网络通讯的连接;
  10. 功率单元采用光纤信号传输,抗干扰能力强;
  11. 整套系统在出厂前进行72小时满载测试;
  12. 变频器对输出电缆长度无任何要求,电机不会受到共模电压和du/dt的影响;
  13. 可驱动异步电机和同步电机;
  14. 具有安全完整性等级2级(SIL2)认证和CE认证。

NC HVVF高压变频调速装置外观图

4 NC HVVF系列高压变频调速装置在新疆油田分公司红山嘴油田螺杆压缩机组上的应用

本项目应用于新疆油田分公司红山嘴油田红浅1井区红48断块火驱烟道气回注增压泵站,负载为喷油式螺杆压缩机组。螺杆式压缩机是一种回转式容积式压缩机。它利用螺杆的齿槽容积和位置的变化来完成压缩气的吸人、压缩和排气过程。螺杆压缩机同一时刻不同的齿槽空间存在着吸汽、压缩、排汽三个过程。压缩机阻力矩随电机转速变化而变化,在压缩机转速一定时压缩机阻力矩变化波动很小。

本次项目现场工况条件和电机参数见下表:

 

安装位置

撬装屋

设备冷却方式

密闭空调冷却

输入电压:6kV

输出电压:6kV

电网电压总谐波畸变率:<4%

总体功率因数:0.85

总体效率:96n

 

设计环境条件

最高气温/最低气温℃:+42.9/-35.9

气候条件:大陆气候

最热月平均最高温度℃:27/-16.7

相对湿度:在25度情况下,湿度不超过95%。

海拔高度:500m

风速: 1.5-5.1m/s

电动机驱动设备:YBBP4502-2

类型:隔爆型三相异步电动机

额定容量:560kW;额定电压:6kV/3相;额定电流:64.8A;频率:5-50Hz

额定转速:3000rpm;转速范围:  300-3000rpm; 效率:η95.6%

额定功率因数:cosφ 0.87

堵转转矩/额定转矩: 0.7

最大转矩/额定转矩: 2

 

本项目现场没有配置土建电气室,要求变频调速装置能够在户外环境运行。针对此情况,能科股份为客户量身定制了撬装式变频调速解决方案,高压变频调速装置采用高功率密度小型化设计,前维护方式,可三面靠墙安装,使橇装屋空间排布更加合理、紧凑。高压变频调速装置采用低功耗、低噪音设计,整机效率达到97%,噪音≯70dB。针对冬季-35.9℃,夏季+42.9℃的环境温度,橇装屋内设置温控系统,同时具备消防、火灾 、报警、通信、照明等完整保护功能。

能科股份的高压变频橇装屋系统选型充分考虑所应用场合使用工况条件的恶劣情况,留有足够的设计裕度和必要的保护措施。高压变频橇装屋系统设备布置图和主回路方案如下所示:

橇装屋布置图
NC HVVF变频系统单线图

本项目变频调速装置特点:

  1. 电机控制算法采用解耦的高性能矢量控制算法,与原有的电机控制算法相比,低速运行和动态响应性能更好,更易于处理低速重载和负载突变的现场应用;
  2. 电机参数自测定和在线辨识功能,在电机运行过程中实时辨识电机参数,可以有效避免电机温升变化对电机控制性能的影响;
  3. ProCon技术较大化地保证设备不受外部电网的干扰,保证生产连续,降低客户的损失;
  4. 多绕组移相变压器的二次绕组故障保护技术实现变压器二次绕组出现短路、接地、匝间短路等问题的故障诊断和保护,防止故障扩大,消除安全隐患;

本项目变频调速撬装屋整体解决方案包括以下特点:

  1. 定制化:根据项目现场实际需求,结合环境条件量身设计,为客户提供完善的整体解决方案;
  2. 预制模块化:在工厂阶段完成安装、调试,现场进行模块组装,大大减少了现场施工量和安装时间,真正使客户实现设备快速投产、尽早获益;
  3. 一体式服务:集电气设备和过程控制、空调及正压通风、消防和火灾报警、通信、照明、电缆桥架、接地等为一体

变频调速装置现场照片:


压缩机现场照片


高压变频器橇装屋现场照片

5 结束语

能科股份提供的撬装式变频调速系统,根据项目现场实际需求,结合环境条件量身设计,为客户提供了完善的整体解决方案;在这种预制的模块化钢结构户外箱体内,可容纳完整的高压变频调速装置以及辅助设备。上海能传电气有限公司高压变频调速装置小型化设计,实现更小的现场安装占地需求。

能科股份撬装式变频技术在新疆油田分公司红山嘴油田红浅1井区的成功运行,代表着能科股份在油田户外变频驱动领域上具备了完整、可靠的解决方案,传统的现场土建变频器室,(例如,混凝土、砌砖建筑等)的高质高效替代。

 
 
 
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