一种具有散热密封功能的电动潜油泵变频驱动系统技术方案

本发明专利技术公开了一种具有散热密封功能的电动潜油泵变频驱动系统，包括：整流单元、直流电力电缆、逆变单元、潜油泵、交流电机和第一控制单元；整流单元位于井口上方，用于将电网交流电源转换为直流电源，并通过直流电力电缆送至位于油井下的逆变单元和第一控制单元，以输出变压变频交流供所述交流电机驱动所述潜油泵工作，使得潜油泵提升油液到井口。本发明专利技术通过将逆变单元和控制单元置于井下电机侧，将传统电动潜油泵的工频或变频交流供电改为直流供电，有效降低了供电电流从而降低了电能损失，逆变单元与交流电机的电气距离极短，控制能力明显增强，并且避免了PWM调制脉冲长距离传输和折反射引起的过电压，改善了交流电机的运行状况。状况。状况。

【技术实现步骤摘要】
一种具有散热密封功能的电动潜油泵变频驱动系统


[0001]本专利技术涉及石油工程
，具体涉及一种具有散热密封功能的电动潜油泵变频驱动系统。

技术介绍

[0002]电动潜油泵是石油工程中常用的人工提升方式，是一种无杆式抽油机，具有出液量大的优点。应用范围仅次于游梁式或皮带式抽油机，尤其是在海上油田和陆上深井应用较多，最大井挂深度已达5000米。
[0003]电动潜油泵需要置于井筒中，被井下油液浸没；因此，电机需要做成细长形并由电机油密封绝缘。动力通常采用交流异步电机，由井上交流电源驱动；泵体一般采用一级或多级离心式泵，以满足扬程需要。
[0004]离心式泵的最佳节能措施是变频调速，电动潜油泵的变频调速得到了应用。随着井下液位变化进行功率调整时，变频单元一般安装于井上，通过交流电缆输送至井下电机。交流电缆长度由潜油泵的井挂深度决定，当电缆长度增加时，电容电流增大，电压降增加致使变频器输出电压和电流加大、控制能力变弱；同时，变频器高频载波通过电缆传输到电机接线端，波的折反射致使调制载波脉冲电压升高，导致电机绝缘容易损伤。
[0005]以上问题，致使电动潜油泵的变频调速应用受到严重限制，并降低了电动潜油泵井的可靠性。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的问题，本专利技术提出一种具有散热密封功能的电动潜油泵变频驱动系统，本专利技术能够解决井上变频器电压降和高频脉冲过电压的技术问题，提高系统的可靠性和效率。
[0007]具体地，本专利技术提供了一种具有散热密封功能的电动潜油泵变频驱动系统，包括：整流单元、直流电力电缆、逆变单元、潜油泵、交流电机和第一控制单元；
[0008]其中，所述整流单元位于井口上方，用于将电网交流电源转换为直流电源，并通过所述直流电力电缆送至位于油井下的所述逆变单元和所述第一控制单元，以输出变压变频交流供所述交流电机驱动所述潜油泵工作，使得所述潜油泵提升油液到井口；其中，所述第一控制单元控制所述逆变单元的输出电压和频率；
[0009]其中，所述逆变单元和所述第一控制单元置于耐压密封散热壳内，所述耐压密封散热壳内充满绝缘油液，通过内部循环将所述逆变单元和所述第一控制单元中的电子器件的发热传递到耐压密封散热壳外，并与耐压密封散热壳外的油液换热；或，所述逆变单元和所述第一控制单元与所述交流电机的外壳一体设置，所述逆变单元和所述第一控制单元浸入所述交流电机的油液中，并通过所述交流电机的油泵强制散热。
[0010]进一步地，所述耐压密封散热壳包括圆筒和位于圆筒外围的散热翅片，所述散热翅片围绕所述圆筒呈360
°
辐射状分布；所述圆筒内充满绝缘油液；所述散热翅片用于对所
述圆筒内的绝缘油液进行散热。
[0011]进一步地，所述散热翅片呈波浪状结构且所述散热翅片上均匀分布有散热孔。
[0012]进一步地，所述散热翅片上设置有垂直于散热翅片的呈波浪状结构的散热翅片。
[0013]进一步地，所述耐压密封散热壳包括密封箱体结构和位于所述密封箱体结构外围的散热片结构，所述密封箱体结构内充满绝缘油液；所述散热片结构用于对所述密封箱体结构内的绝缘油液进行散热。
[0014]进一步地，所述散热片结构包括第一预设数量的呈波浪状的第一散热条，所述第一散热条分布在所述密封箱体结构的外围，且各所述第一散热条与所述密封箱体结构呈垂直关系。
[0015]进一步地，所述散热片结构还包括第二预设数量的呈波浪状的第二散热条，所述第二散热条与所述第一散热条垂直设置，且距所述密封箱体结构外围面的距离大于第一阈值。
[0016]进一步地，对于第一散热条，设置两个以上的第二散热条与所述第一散热条垂直设置，且每两个相邻的平行的第二散热条之间的距离大于第二阈值。
[0017]进一步地，第一散热条和/或第二散热条上设置有预设数量的散热孔；
[0018]和/或，
[0019]第一散热条和/或第二散热条上连接有由疏密相间、长短不一的多个翅叶之组成的散热翅片。
[0020]进一步地，所述密封箱体结构外围的各个面上分别设置有多个插入孔，所述插入孔用于供第一散热条插入至所述密封箱体结构。
[0021]进一步地，所述耐压密封散热壳的抗压能力根据所述潜油泵的泵挂深度对应的压力确定；
[0022]和/或，
[0023]所述耐压密封散热壳的热交换能力根据所述潜油泵的泵挂深度对应的温度和所述逆变单元和所述第一控制单元内的电力电子功率器件的散热量的要求确定；
[0024]和/或，
[0025]所述逆变单元和所述第一控制单元内的电力电子功率器件根据所述耐压密封散热壳内的最高温度确定。
[0026]进一步地，所述逆变单元和所述第一控制单元内的电力电子功率器件采用碳化硅器件。
[0027]进一步地，所述第一控制单元根据井下电动机运行、井下液位和/或井上出液数据，控制所述逆变单元和所述交流电机运行；
[0028]其中，所述第一控制单元具体用于根据井下液位的下降或井上出液效率或出液量或电量的下降，下调逆变器输出到交流电机的频率，以降低输出功率；和/或，根据井下液位的升高或井上出液效率或出液量或电量的升高，提高逆变器输出到交流电机的频率。
[0029]由上述技术方案可知，本专利技术提供的具有散热密封功能的电动潜油泵变频驱动系统，通过将逆变单元和控制单元置于井下电机侧，将传统电动潜油泵的工频或变频交流供电改为直流供电，有效降低了供电电流从而降低了电能损失，逆变单元与交流电机的电气距离极短，控制能力明显增强，并且避免了PWM调制脉冲长距离传输和折反射引起的过电
压，改善了交流电机的运行状况。在本专利技术中，逆变单元和第一控制单元位于耐压密封散热壳内，有效解决了电力电子和控制器件的散热、绝缘和抗压力问题，为实现井下使用提供了可行的技术方案。此外，在本实施例中，将逆变单元和第一控制单元与交流电机的外壳一体设置，使得逆变单元和第一控制单元浸入交流电机的油液中，并通过交流电机的油泵强制散热，从而有效解决了电力电子和控制器件的散热、绝缘和抗压力问题，为实现井下使用提供了可行的技术方案。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。
[0031]图1是本专利技术一实施例提供的具有散热密封功能的电动潜油泵变频驱动系统的结构示意图；
[0032]图2是本专利技术一实施例提供的耐压密封散热壳的结构示意图。
具体实施方式
[0033]下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0034]图1示出了本专利技术一实施例提供的具有散热密封功能的电动潜油泵变频本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有散热密封功能的电动潜油泵变频驱动系统，其特征在于，包括：整流单元、直流电力电缆、逆变单元、潜油泵、交流电机和第一控制单元；所述整流单元位于井口上方，用于将电网交流电源转换为直流电源，并通过所述直流电力电缆送至位于油井下的所述逆变单元和所述第一控制单元，以输出变压变频交流供所述交流电机驱动所述潜油泵工作，使得所述潜油泵提升油液到井口；其中，所述第一控制单元控制所述逆变单元的输出电压和频率；其中，所述逆变单元和所述第一控制单元置于耐压密封散热壳内，所述耐压密封散热壳内充满绝缘油液，通过内部循环将所述逆变单元和所述第一控制单元中的电子器件的发热传递到耐压密封散热壳外，并与耐压密封散热壳外的油液换热；或，所述逆变单元和所述第一控制单元与所述交流电机的外壳一体设置，所述逆变单元和所述第一控制单元浸入所述交流电机的油液中，并通过所述交流电机的油泵强制散热。2.根据权利要求1所述的具有散热密封功能的电动潜油泵变频驱动系统，其特征在于，所述耐压密封散热壳包括圆筒和位于圆筒外围的散热翅片，所述散热翅片围绕所述圆筒呈360
°
辐射状分布；所述圆筒内充满绝缘油液；所述散热翅片用于对所述圆筒内的绝缘油液进行散热。3.根据权利要求2所述的具有散热密封功能的电动潜油泵变频驱动系统，其特征在于，所述散热翅片呈波浪状结构且所述散热翅片上均匀分布有散热孔。4.根据权利要求3所述的具有散热密封功能的电动潜油泵变频驱动系统，其特征在于，所述散热翅片上设置有垂直于散热翅片的呈波浪状结构的散热翅片。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：时振堂，刘维功，杨彦冬，吴冠霖，王鹏凯，陶丽楠，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：