抽油机节能型动态无功补偿控制系统.pdf

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1、■Equipment&Product抽油机节能型动态无功补偿控制系统孙宁(大庆油田工程有限公司)摘要拖动抽油机运行的三相异步电动机是油田开采耗能的主力，降低电动机的电能损耗，提高电网的功率因数，是降低油田开采成本的一项重要措施抽油机动态无功补偿控制系统利用大功率晶闸管反并联组成功率单元，实现对多级电容器组的快速投切，通过电容器组提供的容性无功来抵消系统中的感性无功，从而达到提高系统功率因数的目的。系统应用后油井平均综合节能11．42％，功率因数平均提高了0．16，节能效果较好。关键词抽油机节能动态无功补偿功率因数D0I：10．3969／i．issn．2

2、095-1493．2012．04．010在油田的机械采油设备中，抽油机约占机采设方面：备的80％，其耗电量约占油田开采成本的1／3，是1)改善电动机的软特性，降低启动电流，减采油成本居高不下的主要原因。因此，如何降低抽小装机功率，提高功率利用率。其中提高转差率是油机运行中电动机的电能损耗，提高抽油机系统的有效的方法之一。异步电动机的转速必须低于旋转效率，实现抽油机的节能控制，对于油田节约电能磁场的转速，这样才能在转子上产生感应电动势，及降低开采成本有着重要意义。进而形成感应电流，产生电磁转矩，拖动转子转动。1抽油机节能的基本原理2)提高功率因数，减少无

3、功损耗。这是因为通常，油田用于拖动抽油机的动力设备都是三电动机的无功损耗增加了电网的有功损耗，该损耗相异步电动机。三相异步电动机的机械特性是指其用无功经济当量来计算。无功经济当量是指电动机转速和转矩之间的关系，它反映了电动机传动的性每吸收1kvar的无功功率，相当于电网所增加的有能与特点。根据转速随转矩增加而下降程度的不功损耗。引入无功经济当量的原因是当电动机的功同，电动机的机械特性分为硬特性和软特性：率因数小于1时，由于电动机吸收无功功率，在线1)硬特性：当电动机的转矩在可允许的范围路上产生无功电流，从而在电网上造成了有功内变化时，电动机的转速变化很

4、小，机械特性的斜损耗。率变化很小。同步电动机的机械特性是一条直线，2抽油机电动机负载特性其转速不随着转矩的变化而变化，是典型的硬特性。油田根据供液量的大小，为每台抽’?南机配备容2)软特性：电动机的转速随着转矩的下降变量不等的鼠笼式i相异步电动机。电动机的负载不化很快，机械特性的斜率较大，但其启动转矩也较同于一般的负载，它的负载变化范围大，是以大。这种电动机转速随着转矩的变化而有着较大变抽油机冲程为周期连续变化的周期性负载。抽油机化的特性即为软特性。在上冲程时处于抽油状态，载荷大，电动机输出功由于抽油机的结构和动力特性，决定了其对电率也大；下冲程时，抽

5、油机负载非常小，基本上处动机性能的要求，这就是启动转矩大，并且在一个于不工作状态，电动机输出功率也小。为平衡这两冲程内，负荷不均衡，会出现峰值功率和负功率。种工作状态，抽油机通常都配有具有较大惯量的平在电动机这个环节采用的节能措施主要有两个衡块，当抽油机由停止状态启动时，就需要较大转矩，这就要求所配套的异步电动机的启动转矩要非作者简介：孙宁，2007年毕业于华北水利水电学院，从事电力规划常高。鼠笼式三相异步电动机的一大缺点就是启动I：作，E-mail：sunn—dod@petrochina．COIn．cn，地址：黑龙江省大庆市让胡路区大庆油阳设计院总体

6、规划室，163712。性能差，很难满足于在较大转矩的情况下启动”t。I261www．syshjn．com设苗·产品■解决这个问题以往采用的方法是提高配套电机的容量，容量提高后，启动转矩的绝对值也随之提高，可以克服这个缺点。但是，随之而来的就是“大马拉小车”的问题。用较大容量的电动机带动较小功率的负载，造成电动机的负载率较低，电动机处于非经济情况下运行，此时的功率因数和效率均较低。这就造成了初期投资成本增加，以及由于电动机的功率因数和效率低而产生的电能浪费。这种情况在油田十分普遍，必须找出切实可行的解决方案。3抽油机动态无功补偿控制系统进缱无功功搴动杏朴

7、蕾麓置图1动态无功补偿控制系统补偿方式等效原理图抽油机电动机负载是决定整个配电网功率因数的关键因素，要想提高整个配电网的功率因数，必变压磊阻抗须研究抽油机的负载特性和电动机的运行特性，计算电动机运行时的无功功率，才能提出切实可行的无功补偿方案，达到提高功率因数、降低线路损耗、提高效益的目的。3．1动态无功补偿控制系统结构动态无功补偿控制系统主要由以下部分组成：接人单元、参数测量单元(测量功率因数、无功功图2动态无功补偿控制系统补偿方式等效电路率、电压、电流等)、执行单元(晶闸管)、无功功◇提高配电变压器的带载率，降低变压器及率提供单元(电容器)、保护单

8、元(过压保护、过输电线路的损失，对挖掘供电设备的潜力起到积极流保护、外壳防护等)、数据显示与输