变频器在油田抽油机节能上的应用

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1、变频器在油田抽油机节能上的应用一、油田磕头机的现状磕头机的总效率在国内一般地区平均只有12%～23%，先进地区至今也不到30%。一方面,油田磕头机的运动为反复上下提升,一个冲程提升一次,当滑块提升时,将采油机杆送入井中;滑块下降时,采油杆提出带油至井口,由于电动机转速一定,滑块下降过程中,负荷减轻,电动机拖动产生的能量无法被负载吸引,势必会寻找能量消耗的渠道,导致电动机进入再生发电状态,将多余能量反馈到电网,引起主回路母线电压升高,导致电网供电质量下降,功率因数降低的危险;频繁的高压冲击会损坏电动机,造成生产效率降低、维护量加大,极不利于抽油设备的节能降耗。另一方面,油田采油的特殊地理

2、环境决定了采油设备有其独特的运行特点:在油井开采前期储油量大,供液足,为提高功效可采用工频运行,保证较高产油量;在中后期,由于石油储量减少,易造成供液不足,电动机若仍工频运行,势必浪费电能,造成不必要损耗,这时须考虑实际工作情况,适当降低电动机转速,减少冲程,有效提高充盈率。二、变频器在抽油机的控制问题主要体现在如下几个方面   一方面是再生能量的处理问题,油田磕头机运动为反复上下提升，一个冲程提升一次，其动力来自电动机带动的两个重量相当大的钢质滑块，当滑块提升时，类似杠杆作用，将采油机杆送入井中；滑块下降时，采油杆提出带油至井口，由于电动机转速一定，滑块下降过程中，负荷减轻，电动机拖

3、动产生的能量无法被负载吸引，势必会寻找能量消耗的渠道，导致电动机进入再生发电状态，将多余能量反馈到电网，引起主回路母线电压升高，势必会对整个电网产生冲击，导致电网供电质量下降，功率因数降低的危险；频繁的高压冲击会损坏电动机，造成生产效率降低、维护量加大，极不利于抽油设备的节能降耗，给企业造成较大经济损失。   另一方面是冲击电流问题，油田磕头机是一种变形的四连杆机构，其整机结构特点像一架天平，一端是抽油载荷，另一端是平衡配重载荷。对于支架来说，如果抽油载荷和平衡载荷形成的扭矩相等或变化一致，那么用很小的动力就可以使抽油机连续不间断地工作。也就是说抽油机的节能技术取决于平衡的好坏。在平衡

4、率为100％时电动机提供的动力仅用于提起1/2液柱重量和克服摩擦力等，平衡率越低，则需要电动机提供的动力越大。因为，抽油载荷是每时每刻都在变化的，而平衡配重不可能和抽油载荷作完全一致的变化，才使得油田磕头机的节能技术变得十分复杂。因此，可以说油田磕头机的节能技术就是平衡技术。三、油田磕头机在使用变频器后主要有以下3个方面的优点：（1）提高功率因数：大大提高了功率因数（可由原来的0.25～0.5提高到0.9以上），大大减小了供电（视在）电流，从而减轻了电网及变压器的负担，降低了线损，可省去大量的“增容”开支。这主要集中在供电企业对电网质量要求较高的场合，为避免电网质量的下降，需引入变频控

5、制，其主要目的就是减小抽油机工作过程对电网的影响。（2）节能：节能体现在以下几方面，1、调参功能此装置根据不同的井况，选择运行参数（冲次从1次/分—15次/分）任意可调、同时可大范围的单独调节抽油机的上提速度、下放速度，可以实现快提慢放、慢提快放、慢提慢放等功能，有效地降低抽油机的动载荷，进步采油系统的效率。2、调速节能抽油机属于泵类负载,其耗电功率P∝N3，假如调整转速N满足最佳冲次,若转速N为额定转速的一半,则耗电仅为电机额定功率的1/8,即抽油机电机额定功率为100KW,则在一半转速时其电机耗电仅为12.5KW,省电87%,效果惊人。以上是理论计算结果，以此推论，假如抽油机冲次降

6、低一半则可节能40%。3、动态调功功能在抽油机变载的工作状态下，控制装置自动适应电机的载荷，自动改变加在电机上的端电压，保证电机在最小电流和最低电压即最小功率下运行，假如冲程进行到某一程度出现抽油机带动电机的情况时，则该系统适时封闭电机上的端电压，利用抽油机滑行达到节能的目的，即调不调速都节能。4．减少机械损耗为了节约钻井本钱油田开发中90％以上为定向井，定向井开采过程中固然采用了油杆扶正器,但采油管拄的磨损仍然是一个相当严重的题目，油杆的疲惫也导致4年更换一次抽油杆。以低产井为例，我们把液量在2方以下的井采油冲次从原来的6次降低到3次，产液量不降反增,但是抽油机、油管、油杆的寿命增加

7、一倍,油杆的疲惫寿命也增加一倍，这个数字是惊人的。以一口1800米的井计算仅此一项每年节约5.6万元。总的来说，一方面，油田抽油机为克服大的起动转矩，采用的电动机远远大于实际所需功率，工作时电动机利用率一般为20%～30%，最高不会超过50%，电动机常处于轻载状态，造成资源浪费。另一方面，抽油机工作情况的连续变化，取决于地底下的状态，若始终处于工频运行，也会造成电能浪费。为了节能，提高电动机工作效率，需进行变频改造。（3）对机械设备的保护：由于