1 引言
自二十世紀八十年代以來，變頻調速技術已廣泛地應用于我國國民經濟的各行各業，石油化工行業也不例外。不管是原油、天然氣的開采，還是煉油、化工裝置，直至下游最終化纖、塑料、化肥等大量工藝都應用了變頻調速技術（特別是合成纖維工業，變頻幾乎是唯一方案）。石油化工行業應用變頻調速技術的理由有兩個：
第一，生產工藝要求調速運行，提高產量和質量；
第二，節能減排、環境保護的需要。由于石油化工行業有眾多的離心式風機、泵類和氣體壓縮機，調速方式改變流量可以節省可觀的電能，節電的同時也有效減排有害氣體，實現環保。
2 變頻調速在石油鉆機中的應用（變頻石油鉆機）
地質勘探到石油或天然氣礦源，需要鉆井地下數千米，開采到原油或天然氣。因此，鉆一個發現井（評價井），幾個試驗井以及大量的生產井，這樣方才形成一定規模的油田井坊。
石油鉆機是石油開采的重要設備。鉆機過去有柴油發電機組，交流電網供電及直流驅動鉆機，目前交流變頻鉆機已成為新型電驅鉆機，它具有諸多直流鉆機無法企及的優越性，是石油鉆機今后發展的趨勢。
2.1石油鉆機變頻調速應用實例
應用實例：延長石油管理局井下鉆井公司3000米深度的鉆機。采用博世力士樂（西安）電子傳動與控制有限公司FECG02•1315k3P400型變頻器，3φ，380V，315kW、650A。使用效果良好。
2.2石油鉆機采用變頻調速技術的理由
（1）不同的斷層地質，應有不同的鉆機速度。通過調節轉盤轉速和鉆進壓力，從而改變鉆機的鉆進速度。
（2）變頻調速可以實現軟起動，減小電流沖擊，避免巨大的電磁應力和機械應力，延長鉆機的使用壽命。
（3）鑒于鉆機工況的特殊性，當鉆機遇到巖石等硬質層時，會發生卡機情況，電流會急劇上升。由于采取了靈敏電流傳感器取樣及功率模塊IGBT管結壓降保護措施，變頻器會在極短的時間內封鎖輸出，從而保護鉆機設備。
3 采油用抽油泵和潛油泵的變頻調速系統
采油工作任務就是最大限度地將原油從油層中采到地面上來，油井是連結油層和地面的通道。
采油方法是指將流到井底的原油采到地面上所用的方法。
采油方法一般有二種：
1）自噴采油（利用油田內的本身能量）；
2）人工舉升采油（利用外界能量），或稱機械采油。
由于我國多數油田的天然能量不足，自噴采油方法很少見，而采用兩種抽油機——桿泵往復式抽油機（又稱磕頭式抽油機）及地下潛油離心式電動泵抽油機。
圖3為磕頭式抽油裝置示意圖：
● 地石階 旋轉運動變為往復運動；
● 抽油桿 （約8米長）連接驢頭和深井泵；
● 活塞式 （容積式）深井泵。
變頻調速游梁式抽油機，驅動電動機由變頻器供電，不需要機械變速擋和調節過程。若采用變頻調速的游梁式抽油機，無極平滑調節電機轉速，即可調節深井泵的抽液量。其間不需要停機更換皮帶盤，也無需改變深井泵活塞的沖程，還可以實現電動機軟起動。
采用變頻調速系統，可使抽油機動態適應油井負荷變化，也可方便地進行參數調節以實現最經濟的控制。同時其軟起動性能好，可延長抽油機壽命，減少維修費用。
應用實例：延長石油靖邊、衡山等采油廠抽油機采用變頻調速。采用博世力士樂變頻器，3 φ， 380V，5.5kW及5.5kW，一次改造128眼油井，收到了良好的節電效果，節電率在20%以上，增產效果亦較理想。
3.2 潛油電動離心泵抽油機的變頻調速
有桿深井泵采油不適用于：
● 油層厚度大的油井；
● 出油能力強的油井；
● 產液量高的油井。
而潛油離心電泵具有排量大，揚程高的特點，適用于大液量開采的油田。
圖4為潛油電泵裝置示意圖。
變頻器及電氣控制設備在地面上，電動機和多級離心泵在幾千米的井下。
3.2.1潛油離心泵采用變頻調速的理由
1）頻率變化范圍（30~80Hz）進行系統試井，使電泵機組與油井產能達成最佳匹配；
2）調整電泵排量，使之適應油井供液情況，減少“起下泵”的次數；
3）可實現低速軟起動，逐步加速，延長潛油泵機組的壽命。
3.2.2 潛油電泵專用變頻器的特殊要求
油井深達數千米，變頻器與電動機之間距離也是數千米，因此要求變頻器輸出波形為正弦波，諧波愈小愈好，否則線路壓降很大，電機無輸出力矩，拖不動負荷。一般宜采用功率單元串聯的多電平完美無諧波變頻器。
應用實例：渤海石油公司，中海油集團（中國海上石油、天然氣集團公司）海上采油平臺，潛油電泵變頻調速。利德華福公司變頻器15臺，輸出1140V電壓，90A，運行正常。電動機15臺，輸入970V電壓，44A（電纜壓降≈230V）。
4 油田注水泵站中的變頻調速
4.1為什么要注水？
我國多數油田天然能量不足，須采用注水采油方法。分層注水向油層補充能量（以水驅油）保持油層壓力，是當前一項應用最廣的提高采油速度和油田采收率的措施。尤其是陸相沉積的油田——油層多，巖性變化大，分層注水是改善油田開采狀況，提高采收率的重要措施。
4.2 注水泵站設備
注水站的作用和主要設備如圖5所示。
把來自水源并經過處理合格的水，經高壓注水泵升壓，以達到注水井所需的注入壓力；然后通過輸出水管網，注入到油層中去。
4.3 油田工況需調流量
由于各個油田含油面積的大小，油層滲透率的高低和連通情況各不相同，因此需要根據油田各自的特點選擇適宜的注水方式，及時掌握和調整泵壓輸水管線壓力。
4.4 變頻調速注水泵
油田注水泵站若采用變頻調速系統，可以平滑無極地調節注水泵的出口壓力和流量；控制系統能做到“恒壓力”供水或“恒流量”供水；省去既往采用的調節閥門方式，可以節能。注水泵電機一般為3相380V，額定功率在90~250kW。也有高壓大容量電機，如6kV高壓，功率為800~2000kW。可以節能，效益好。
應用實例：延長石油靖邊、衡山等采油廠注水泵采用變頻調速。采用博世力士樂變頻器，3 φ，380V，160kW，先后共改造90余臺注水泵，收到了良好的節電效果，節電率在30%以上，注水壓力穩定。
5 油田中油氣集輸站變頻調速技術應用
油田各井坊采來的原油或天然氣，匯送至油田集輸站處理。各油井產出的原油（或天然氣）及其伴生物，經分離、計量后匯集輸送至處理站。油氣水經過分離和凈化，加藥，脫水，排污以及鍋爐蒸汽加熱，生活熱水等流程，成為達到規定質量標準的原油和天然氣，再集中外運。
在油田集輸站內變頻調速應用場合舉例：
（1）油水分離裝置
恒定油水分界線高度控制的變頻調速系統
（2）加藥泵裝置
恒定ph值控制的變頻調速系統
（3）集輸站內：原油泵變頻調速輸送系統；天然氣變頻調速輸送系統；液態烴變頻調速輸送系統。
（4）集輸站外：供蒸汽（熱水）鍋爐
鍋爐風機變頻調速；鍋爐給水泵變頻調速。
6 長距離輸油管道外運——變頻輸油泵
原油的外運可以通過火車（列車）油罐車、汽車油槽車、大型油輪或長距離管道輸油泵。輸送的終點是煉油廠的原油庫或其他轉運樞紐。
天然氣的向外輸送目前主要有兩種方法：
● 管路加壓輸送（可采用氣體壓縮機變頻調速）；
● 將天然氣液化成天然液化
