《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 其他 > 設(shè)計應(yīng)用 > 易能電氣 EDS2880變頻器在抽油機上應(yīng)用
易能電氣 EDS2880變頻器在抽油機上應(yīng)用
摘要: 抽油機是目前采油生產(chǎn)中的主要設(shè)備,其數(shù)量達10萬臺以上。電動機裝機總?cè)萘吭?500萬KW,年耗電量達百億度以上。抽油機用電量約占油田總用電量的40%,運行效率非常低,平均運行效率只有25%,功率因數(shù)低,電能浪費大。因此,抽油機節(jié)能潛力非常巨大,石油行業(yè)也是推廣“電機系統(tǒng)節(jié)能”的重點行業(yè)。
Abstract:
Key words :

一.概況
抽油機是目前采油生產(chǎn)中的主要設(shè)備,其數(shù)量達10萬臺以上。電動機裝機總?cè)萘吭?500萬KW,年耗電量達百億度以上。抽油機用電量約占油田總用電量的 40%,運行效率非常低,平均運行效率只有25%,功率因數(shù)低,電能浪費大。因此,抽油機節(jié)能潛力非常巨大,石油行業(yè)也是推廣“電機系統(tǒng)節(jié)能”的重點行業(yè)。
二.抽油機變頻改造的幾個好處
1. 大大提高功率因數(shù),(0.25~0.5提高0.9以上)。減小了供電電流,從而減小了電網(wǎng)及變壓器的負荷。
2. 動態(tài)調(diào)整抽取速度,一方面節(jié)能,同時增加原油產(chǎn)量。
3. 實現(xiàn)真正“軟起動”對電機變速箱抽油機,避免過大機械沖擊,延長設(shè)備使用壽命。
三.抽油機負載分析
1. 國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的是游梁式豎井抽油機,它有三部分組成:
1) 地面部分:由電動機、減速器和四連桿構(gòu)成;
2) 井下部分:抽油泵(吸入閥、泵筒、柱塞和排油閥),它懸掛在套管中的下端;

3) 抽油桿柱:連接地面抽油機和井下抽油泵的中間部分。

2. 抽油機的電機負荷是按周期變化的,開始起動時,負荷很大,要求啟動轉(zhuǎn)矩很大。正常運行時負荷率很低,一般在20%左右,高時負荷率只有30%。電機的負荷曲線有2個峰值,分別為抽油機上、下沖程的“死點”。
抽油機在未進行平衡的條件下,上、下沖程的負載極度不均衡,在上沖程時,需要提起抽油桿柱和液柱,電機需付出很大能量。在下沖程時,抽油桿柱對電機作功,使電機處于發(fā)電狀態(tài)。通常在抽油機的曲柄上加上平衡塊,消除上下沖程負載不平衡度。平衡塊調(diào)節(jié)較好,其發(fā)電狀態(tài)的時間和產(chǎn)生的能量就小,由于抽油載荷是每時每刻在變化,平衡配重,不可能隨抽油負荷作完全一致的變化,絕大部分抽油機配重嚴重不平衡,從而造成過大的沖擊電流,沖擊電流最大可是5倍的工作電流,甚至達到額定電流的3倍。調(diào)整好平衡配重,可降低沖擊電流是正常工作電流的1.5倍。
抽油機的負載特性:是恒速運行,由于配重,是變轉(zhuǎn)矩,變功率負載在一個循環(huán)周期內(nèi)有兩次發(fā)電狀態(tài),起動力矩大、慣性大。在國內(nèi)油田使用的抽油機普遍存在的問題:運行時間長,“大馬拉小車”,效率低,耗能大,沖程和沖次調(diào)節(jié)不方便,有時空抽現(xiàn)象。
四.傳統(tǒng)抽油機變頻器改造的難點
國內(nèi)對抽油機變頻節(jié)能改造做了大量的嘗試,但都不太成功,主要問題是:
1) 抽油機在一個工作循環(huán)中,有兩次發(fā)電狀態(tài),尤其當(dāng)配重不平衡時,產(chǎn)生的“泵升電壓”很高,靠加大變頻器直流側(cè)電解電容和減小制動電阻值,不能完全解決問題,并且隨著油層的變化,“泵升電壓”也在變化。
2) 抽油機起動需要較大的起動轉(zhuǎn)矩,如變頻器參數(shù)設(shè)置不當(dāng),易造成過流或不能起動。
3) 以往的變頻節(jié)能改造設(shè)計方案很少考慮油井的油面、油濃度的變化等情況。在提高產(chǎn)量方面,效果不佳。
五.解決方案
針對當(dāng)前抽油機變頻改造存在的問題,我司提出以下解決方案:
1) 采用變頻調(diào)速技術(shù),使電機轉(zhuǎn)速與抽油機負載匹配。在前期井中由于剛開采,油量大,讓變頻器運行到65HZ,電機轉(zhuǎn)速提高30%,采油率比工頻提高 20%,工效提高1.2倍。在中、后期井中,油量減小,降低轉(zhuǎn)速,減少沖程,一般頻率運行至35~40HZ之間,電機轉(zhuǎn)速下降30%。節(jié)電率可達25%,而且提高了功率因數(shù)。
2) 動態(tài)調(diào)節(jié)抽油機的沖程頻次,隨著油井由淺入深的抽取,油量逐漸減小,出現(xiàn)泵充滿度不足,泵效下降,當(dāng)油井的供油能力小于抽油泵排量時,就造成泵抽空和液擊現(xiàn)象。降低頻率,電機轉(zhuǎn)速下降,提高充滿度,不僅節(jié)能而且增加原油產(chǎn)量。
3) 動態(tài)調(diào)節(jié)抽油機上下行程的速度,適當(dāng)降低下行程速度,提高泵內(nèi)的充滿度,適當(dāng)提高上行程速度,可減小提升中漏失系數(shù),使抽油機工作在最佳運行狀態(tài),有效提高單位時間內(nèi)原油產(chǎn)量。
4) 起動力矩大,運行中負荷低,沖擊電流大
要從根本上解決問題,加大電動機極對數(shù)或增大減速箱速比,增大輸出力矩。變頻器正常運行80~90HZ。這也有利于減少發(fā)電狀態(tài)的能量,減少“泵升電壓”。
5) 再生能量的處理問題
? 增大變頻器直流側(cè)濾波電容的容量;
? 減少制動電阻值,提高制動系統(tǒng)的耗電能力,或直接使用回饋制動,減小能量損失;
? 發(fā)電時,頻率增大。
6) 防空抽,增產(chǎn)。動態(tài)調(diào)節(jié)抽油機沖程頻次和上、下行程速度。設(shè)定電機的輸出功率標準值,實時檢測電機輸出功率,控制電機轉(zhuǎn)速,大于標準值,加速。反之減速,實現(xiàn)閉環(huán)控制。
六.抽油機實測數(shù)據(jù)
大慶油田82-X110抽油機是一臺游梁式抽油機,電機功率為22KW,磁極數(shù)為8極。采用深圳市易能電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的智能高效抽油機節(jié)電器進行變頻器節(jié)能改造。
在抽油機上行程運行時,設(shè)置變頻輸出頻率為50Hz,下行程運行時,設(shè)置為30Hz。
抽油機工頻運行參數(shù):
運行一個周期電流變化:20.1A~30.7A
4小時平均耗電度數(shù):4.7度/每小時
抽油機節(jié)能運行參數(shù):
運行一個周期電流變化:4.9A~18.7A
4小時平均耗電度數(shù):3.9度/每小時

七.結(jié)束語
由于油井的類型和工況千差萬別,井下滲油和滲水量每時每刻都在變.抽油機的負載變化是無規(guī)律的,故采用變頻調(diào)速技術(shù),使抽油機的運動規(guī)律適應(yīng)油井的變化工況,實現(xiàn)系統(tǒng)效率的提高,達到節(jié)能增產(chǎn)的目的。

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。