煤层气井抽水机电动机变频-恒频分段节能控制策略

白利军^1,2，王浩¹，王聪¹，姜柯³

1. 中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院2. 山西蓝焰煤层气集团有限责任公司3. 深圳市禾望电气股份有限公司

摘 要：由于煤层气井抽水机电动机负荷的动态交变特性,导致抽水机电动机周期性运行于电动和发电状态,造成电能严重浪费。为解决这一问题,结合抽水机负载及悬点运动规律,提出一种基于变频器变频-恒频分段协调工作的抽水机电动机节能控制新策略。该控制策略取消了抽水机按上下冲程划分运行区间的做法,将运行区间重新划分为变频段和恒频段;在变频段改变抽水机电动机工作频率,将抽水机负荷端势能转化为动能,抽水机依靠自身能量转化运行,电动机不做功;在恒频段电动机工作于电动状态,驱动抽水机工作,此时电能转化为机械能。在现场以一台YVP180L-8,11 k W感应电机及其驱动的CYJY4-1.5-9 HB型煤层气井抽水机作为试验平台,对变频、恒频以及提出的变频-恒频分段节能控制策略进行综合节能情况对比。现场实测结果表明:所提控制策略会使抽水机运动和负荷特性发生改变;同时该控制策略能够有效解决能量回馈问题,避免能量回馈电机,较其他两种控制策略系统节电率提高10%;该控制策略具有较强通用性,为煤层气抽采系统节能降耗提供了新的研究思路和角度。

关键词：煤层气抽水机;变频;分段控制;节能;