浅谈抽油机节能及智能控制器的设计

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1、浅谈抽油机节能及智能控制器的设计摘要 说明了油田游梁式抽油机节能的几种方式，介绍了目前抽油机节能器的主要类型并比较了它们的优缺点及节能效果，阐述了智能型抽油机节能控制器的关键技术及实施方案。0引言  游梁式抽油机结构简单,可靠性高，是目前油田原油开采的主要设备，在机械采油设备中约占60％以上。但游梁式抽油机也是油田的耗能大户，其用电量约占油田用电量的40％，且其拖动电机普遍存在着功率利用率低、能源浪费严重的情况，目前我国有近8万台抽油机井，电动机平均符合率为20％～30％，部分电动机负荷率更低。因此，抽油机的节能问题已引起了广泛重视，并出现了形式不同的节能产品。但

2、目前各种节能产品，特别是电机控制装置因没有有效针对游梁式抽油机的实际特性进行设计，因此从油田的实测评估资料看，各种节能产品远没有达到理想的节能水平。1抽油机节能器的主要类型和存在问题  抽油机节能装置从节能原理上看，大致可以分为电机节能、变矩节能、变结构节能、变平衡方式节能和摆杆式节能5种方式。其中，后4种节能方式是针对游梁式抽油机机械结构的节能方式，显然，改变抽油机机械结构的方式存在一个明显的缺点，必须对油井进行改造，不仅成本高，从实际节能效果看也不是很理想。而电机节能则主要是针对抽油机的电气性能而采取的节能方式。实际上，游梁式抽油机的电动机多数以轻载，即“大马

3、拉小车”的工况运行，这些固有特性决定了拖动电机功率的利用率很低，因此提高拖动电机的负荷率是实现节能的途径之一。目前，抽油机的电动机主要从3各方面实现节能：人为地改变电动机的机械特性，主要是改变电源频率，以实现与负荷特性的柔性配合；从设计上改变电动机的机械特性（如高转差率电动机和超高转差率电动机），从而改善电动机与抽油机的配合；提高电动机的负荷率和功率因素。具体有以下方式：①采用双功率电动机。双功率电动机的定子绕组是两个可以并联运行的绕组。启动时和负荷轻时，两个绕组分时投入，则总的电流减小。当抽汲工况发生变化，负荷较大时，两个绕组都投入，则总的电流减小。当抽汲工况发

4、生变化，负荷较大时，两个绕组都投入。这样，电动机在各种情况下都有较高的负荷率，运行效率和功率因素都有较大的提高。采用双功率电动机缺点在于：如果不能解决系统的配合问题，则起不到节能作用。②增加蓄能器。蓄能器用来增加抽油机的转动惯量，充分发挥其动能的均衡作用，降低电动机承受扭矩的波动量。例如当启动时或电动机驱动力大于抽油机工作阻力时，飞轮转速上升将多余能量储存起来；相反，当抽油机工作阻力大于电动机驱动力，飞轮转速降低，将动能转化为驱动力并与电动机驱动力合力输出。显然，只要电动机的额定功率等于或大于抽油机的平均消费功率，抽油机就能平稳工作，因而可显著降低电动机容量，实现

5、节能降耗。 ③5.1-9,,services,andmakethecitymoreattractive,strengtheningpublictransportinvestment,establishedasthebackboneoftheurbanrailtransitmulti-level,multi-functionalpublictransportsystem,thusprotectingtheregionalpositionandachieve利用电容器做功率补偿。其节能原理是利用一个大容量电容器并联在线路中，起功率补偿作用，从而达到节电目的。④增加调压

6、节能装置。利用现代电力电子技术的成果，根据电动机的负荷率的变化不断调节电动机的输入端电压，即载荷小时电动机的输入电压下降，载荷大时电动机的输入电压升高。因此，降低输入电压，减少了电动机的损耗，提高了电动机的运行效率，同样能达到节能的目的。⑤采用双向切换。其原理同调压节能是一致的，只不过电机输入端电压不是连续变化的，仅有220V和380V两种形式。当电机轻载时，电机采用Y型接法，输入端电压为220V。当电机重载时，电机采用型接法，输入端电压为380V。电机节能的几种方式，其主要目的在与降低电机轻载时电机自身的能量损耗。因此，这种方式的节能效果也是有限的，只有在负载率

7、较轻时节能效果才比较理想。2智能节能控制器的设计方案2.1关键技术基于目前国内抽油机节能系统的使用现状和实际情况，要开发成功高效的抽油机节能控制器，必须对抽油机的负载特性进行综合的分析，明确抽油机的所有耗能因素，从而采取有效的节能措施。①抽油机负载特点抽油机靠抽油杆的上下运动将原油抽汲到地面的管网中，抽油机的上冲程提起油柱时的功率大，而下冲程时勿需动力可自行下落。为了使负荷均匀，一般配有某种平衡机构，如平衡块，电机轴上形成的总负载转矩为油井负荷扭矩之和。如图1所示为抽油机的负荷曲线，即总负载转矩M与曲柄转角的关系曲线。不同的油井其负荷曲线不同，主要与井况和平衡有关

8、。