朱益飛（中國石化勝利油田分公司孤東采油廠）

變頻器自上個世紀80年代問世以來，它作為一種有效的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠、無級調(diào)速，且調(diào)速范圍寬、故障率低，啟動電流小、正反轉(zhuǎn)容易，可實現(xiàn)軟啟動、軟停止，啟動轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點[1]，在石油、石化、電力、新能源、冶金等多個行業(yè)得到廣泛應用；且存在著逐年增長之勢，是至今為止最具節(jié)能效果的電氣設備。據(jù)統(tǒng)計，目前國內(nèi)以每年20%的速度增長，國外發(fā)達國家普及率已達80%~85%，國內(nèi)使用普及率為25%~30%，它是節(jié)能降耗、低碳排放、增加效益、減少成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)電氣化的有效手段，預計在20年內(nèi)不會衰減。近幾年來，隨著油田節(jié)能降耗工作的迫切需要，油井變頻節(jié)能控制柜在油田生產(chǎn)中得到大量推廣應用，但由于缺乏必要的能在變頻條件下滿足現(xiàn)場測試要求的測試裝備和相關測試技術標準，現(xiàn)有監(jiān)測技術手段已不能滿足油井機采系統(tǒng)變頻控制能耗監(jiān)測工作的需要，不僅成為油井變頻節(jié)能控制柜在油田推廣應用過程中的技術難題，而且也成為油田生產(chǎn)建設能耗測試中遇到的新問題和生產(chǎn)現(xiàn)場能耗監(jiān)測的一大技術瓶頸。因此，在前期組織開展油井變頻能耗監(jiān)測技術研究應用工作的基礎上，加強技術調(diào)研和總結(jié)，結(jié)合油田生產(chǎn)實際，提出制定油井變頻能耗監(jiān)測技術標準這一重要研究課題，對推廣應用變頻節(jié)能技術，規(guī)范油井變頻技術應用，實現(xiàn)企業(yè)節(jié)能降耗具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 對開展油井變頻能耗監(jiān)測重要性的認識

節(jié)約能源資源是我國的一項基本國策?！秶窠?jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》提出了“十二五”期間單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗在“十一五”期間降低20%左右的基礎上，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗再降低20%左右，主要污染物排放總量減少10%的約束性指標。隨著油田逐步進入開發(fā)中后期，開采難度不斷增大、含水不斷上升、難動用產(chǎn)量份額不斷增加，油田節(jié)能降耗工作面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。為更好地開展油田節(jié)能降耗工作，完成企業(yè)制定的節(jié)能降耗目標，提高油田節(jié)能監(jiān)測在油田生產(chǎn)一體化節(jié)能管理中的作用，完善能耗評價分析體系，充分發(fā)揮節(jié)能監(jiān)測在企業(yè)節(jié)能降耗管理中的“眼睛”作用，把節(jié)能監(jiān)測和問題整改相結(jié)合，形成有監(jiān)測、有分析、有整改、再復測的一體化節(jié)能管理模式就顯得十分重要[2]。

而油井變頻節(jié)能控制柜作為油田開發(fā)生產(chǎn)過程中一種重要的節(jié)能控制設備，主要用于抽油機井、螺桿泵井和電泵井生產(chǎn)運行控制、電動機保護、生產(chǎn)工藝調(diào)參和節(jié)能降耗等工作。近幾年，隨著企業(yè)節(jié)能降耗工作的需要，油井變頻節(jié)能控制設備其應用規(guī)模呈逐年上升之勢，且具有良好的節(jié)能降耗效果。有關文獻資料顯示，油井變頻控制柜除具有普通控制柜電動機保護功能之外，可以實現(xiàn)油井無極連續(xù)調(diào)參，油井的軟啟動。在低沖速油井替代電磁調(diào)速電動機，其綜合節(jié)電率可在30%左右。在油井沖速大于4 min-1的情況下，其主要作用是調(diào)參，提高泵效，具有一定節(jié)能功能，但一般不超過10%。但是由于變頻器自身存在一定的損耗，在沖速不變的情況下，使用變頻器比不使用變頻器存在著多耗電問題。每個廠家不同型的油井變頻控制柜存在的自身耗電量、變頻器運行頻率與變頻控制柜自身損耗之間的關系，在哪個工作頻率段工作變頻控制柜節(jié)能效果最佳和自身能耗最低，應用變頻控制柜對油井系統(tǒng)效率的影響如何等問題，由于過去長期以來缺乏必要的技術監(jiān)測手段，沒有開展有效的現(xiàn)場監(jiān)測和研究，成為困擾油田開展節(jié)能降耗工作的一大技術難題。因此，通過引進高精度、寬頻帶特點的功率分析儀，開展對油井變頻節(jié)能控制柜不同工作條件下自身損耗量和工作效率的測試，計算出油井變頻節(jié)能控制柜損耗，研究分析應用油井變頻節(jié)能控制柜對油井系統(tǒng)效率的影響，不僅可對油井變頻節(jié)能控制柜性能和質(zhì)量給出客觀正確的評價，而且可通過測試掌握油井變頻節(jié)能控制柜不同頻率工作段實際損耗量的變化規(guī)律，制定油井變頻節(jié)能控制柜應用技術標準，對開展油井變頻節(jié)能技術推廣應用和節(jié)能監(jiān)測提供技術指導，開展現(xiàn)場測試和技術分析，優(yōu)化油井變頻控制的生產(chǎn)運行，降低損耗，提高效率，提高對油井變頻控制柜的應用認識，都具有十分重要的意義。

2 油井變頻能耗監(jiān)測技術標準的制定原則

制定油井變頻能耗監(jiān)測技術標準必須以企業(yè)發(fā)展需求為主導，結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)實際，積極采用國際標準和國外先進標準，做到技術先進、經(jīng)濟合理、安全可靠、協(xié)調(diào)配套[3]。其制定原則主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1）性能原則：技術標準在確立技術指標時，應優(yōu)先性能特性，其次才選用描述特性。性能特性優(yōu)先的原則有時也被稱為最大自由度原則。因為一項好的技術標準應該是在技術要求和質(zhì)量指標上做出科學而巧妙的結(jié)合，并在實施中保持方案選擇上的最大自由度。

2）技術先進性原則：測試技術標準的制定是對油田測試工作的一種技術規(guī)范，如果沒有具有技術標準的先進性和指導作用，就失去了技術標準制定的意義。

3）可檢驗性原則：標準中所規(guī)范的內(nèi)容應該是可以被證實的，如果所規(guī)定內(nèi)容不能得到驗證，這類要求將使標準無法實施。

4）可操作性原則：制定的標準必須要結(jié)合實際，具有可操作性和實用性。如果制定的技術標準不具操作性，那么最先進的技術標準都是無用的。

3 監(jiān)測技術標準的主要內(nèi)容

3.1 監(jiān)測對象及范圍

監(jiān)測對象為油井變頻節(jié)能控制柜。監(jiān)測范圍為油井變頻節(jié)能控制柜輸入端、輸出端功率信號、頻率信號和諧波信號測試等。

3.2 監(jiān)測儀器技術要求

1）各種測試儀器應經(jīng)過具有相應資質(zhì)的計量部門檢定，并在檢定的有效期內(nèi)。

2）測試儀器的量程選取應在儀器規(guī)定的使用范圍內(nèi)。

3）測試儀器可滿足用于高效化變頻控制系統(tǒng)能耗的測試與評價，可進行高精度、高穩(wěn)定性且再現(xiàn)性良好的功率測量。

4）測試儀器可滿足用于變頻控制系統(tǒng)的維護需要，可在現(xiàn)場簡單地測量變頻器次級側(cè)的功率，可同時進行變頻器初級側(cè)與次級側(cè)的測量，可測量變頻器的噪音。

5）測試儀器的準確度等級不應低于0.5級。

6）對于抽油機井，應采用能計及負功的儀器。

3.3 對監(jiān)測人員的要求

從事現(xiàn)場測試的人員必須經(jīng)過專業(yè)培訓，考核合格持證上崗，以保證測試的準確度[3]。

3.4 監(jiān)測項目

監(jiān)測項目包括各次（2～25次）諧波電流、諧波電壓、各次（2～25次）電壓含有率、電壓總諧波畸變率（%）、電流總諧波畸變率（%）、功率、電流、電壓、頻率、功率因數(shù)、油井變頻控制柜損耗。油井變頻控制柜損耗測試項目應包括油井變頻節(jié)能控制柜在不同工作頻率段（主要選擇45、40、35、30、25 H z和20H z等6個運行頻率點）的損耗測試，同一臺油井變頻節(jié)能控制柜在50H z運行頻率下，工頻運行與變頻運行之間監(jiān)測其損耗測試，同一口油井同工作頻率不同控制方式下的油井變頻控制柜損耗測試，以及油井變頻節(jié)能控制柜對油井系統(tǒng)效率測試結(jié)果的影響測試等。

3.5 監(jiān)測方法

測點的選擇應該便于安裝測試線，并且保證安全。諧波信號測試必須符合Q/S H 10202214—2013《機械采油井低壓供電系統(tǒng)諧波測試與評定規(guī)范》和G B/T 14549—1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》中的要求。功率測試必須符合S Y/T 5264—2006《油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測試和計算方法》 和G B/T 20161—2006《變頻器供電中有籠型感應電動機應用導則》中的要求。波測試時必須選用有零線的線制，測試時必須區(qū)分地線和零線，否則會造成錯誤?，F(xiàn)場測試操作要嚴格按照測試儀器使用操作程序執(zhí)行。測試時間必須符合相關標準中所規(guī)定的要求[4-6]。

3.6 監(jiān)測數(shù)據(jù)處理

原始測試數(shù)據(jù)的記錄、測試數(shù)據(jù)處理、測試結(jié)果統(tǒng)計分析、測試結(jié)論要符合Q/S H 1020 2214—2013《機械采油井低壓供電系統(tǒng)諧波測試與評定規(guī)范》和S Y/T 5264—2006《油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測試和計算方法》中的規(guī)定要求。監(jiān)測結(jié)論和建議要科學準確，并可操作實施，對改進油井變頻節(jié)能控制柜的優(yōu)化運行，實現(xiàn)油田生產(chǎn)節(jié)能降耗工作具有重要的指導意義。

3.7 監(jiān)測報告的編寫

監(jiān)測報告的編寫內(nèi)容應包括測試項目名稱、測試地點（被測單位）、測試日期、測試單位、測試負責人、測試參加人員、報告編寫人和報告審核人，正文內(nèi)容應包括測試任務和目的要求、測試的選取及監(jiān)測依據(jù)、測點布置及測試儀器說明、測試工況說明、測試結(jié)果分析及建議、測試結(jié)果匯總表等內(nèi)容，測試原始數(shù)據(jù)及測試報告應由測試單位存檔備查。

4 規(guī)范標準編寫應注意的幾個問題

技術標準編寫人員在標準起草過程中應注意以下幾個問題：

1）技術標準編寫人員在起草前必須進行標準編寫知識培訓，熟悉掌握標準編寫的基本技能；同時，在開展相關監(jiān)測技術研究及現(xiàn)場應用的基礎上，收集各種技術資料，了解掌握油井變頻能耗監(jiān)測技術的工藝測試情況，組織編寫人員進行討論，征求相關管理部門人員的意見和建議，查閱相關的行業(yè)標準、企業(yè)標準，確定標準的基本內(nèi)容。

2）標準編制格式要嚴格按照企業(yè)技術標準規(guī)范要求編寫。標準分類、被替代標準、標準中英文名稱等各項要素應完整，標準的名稱、范圍表述、引用文件、術語與定義、標準和附錄中的表和圖、法定計量單位等都應準確規(guī)范。

3）標準的技術內(nèi)容要正確、完整、合理、可行，規(guī)定的主要指標或要求的依據(jù)要充分，且符合本專業(yè)技術發(fā)展方向，標準內(nèi)容的文字表達要簡明、準確，語言邏輯要嚴謹，且用詞要準確。

4）編制說明應包括任務來源、工作簡要過程、采用國際標準和國外先進標準的情況、確定標準主要內(nèi)容的依據(jù)，以及標準發(fā)行范圍、數(shù)量等相關事項。

5 結(jié)束語

隨著油田開發(fā)的不斷深入和節(jié)能降耗工作的迫切需要，油井控制方式的不斷更新，油井節(jié)能變頻控制柜應用數(shù)量越來越多。開展油井變頻能耗監(jiān)測技術的研究與應用，規(guī)范企業(yè)油井變頻監(jiān)測技術，提升企業(yè)節(jié)能監(jiān)測能力，實現(xiàn)企業(yè)節(jié)能降耗和低碳綠色發(fā)展，既是油田企業(yè)自身發(fā)展的需要，也是企業(yè)肩負的一項政治責任、經(jīng)濟任務和社會義務。制定油井變頻能耗監(jiān)測技術標準需要對該技術進行研究、實踐、總結(jié)和提升，從而制定出一個在本行業(yè)本系統(tǒng)內(nèi)認可并遵循的規(guī)范性文件，制定出符合市場、滿足企業(yè)發(fā)展需要的企業(yè)技術標準，真正占據(jù)企業(yè)技術市場的制高點，更好地為企業(yè)節(jié)能減排和生產(chǎn)經(jīng)營建設服務。

[1]程明,劉佳暢.淺談變頻技術在油田抽油機上的應用[J].變頻技術應用,2011,6(1):94-114.

[2]朱益飛.油田變頻器的諧波危害及對策措施[J].電能質(zhì)量,2012,4(2):92-94.

[3]朱益飛.關于制定油田機采系統(tǒng)低電壓諧波測試技術標準的探討[J].電能質(zhì)量,2012,4(6):101-103.

[4]SY/T5264-2006油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測試和計算方法[S].北京:石油工業(yè)出版社,2006.

[5]Q/SH10202214-2013機械采油井低壓供電系統(tǒng)諧波測試與評定規(guī)范[S].北京:石油工業(yè)出版社,2013.

[6]GB/T14549－1993電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波[S].北京:電力工業(yè)出版社,1993.