基于直流母线的抽油机井群控技术.ppt

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1、中国石化胜利油田分公司2015年9月基于直流母线的抽油机井群控技术集团公司节能技术交流会交流提纲一、概况二、主要技术成果三、现场试验及应用四、经济效益分析一、概况●抽油机是石油开发的主要设备全国抽油机保有量10万台电机装机容量3500MW变压器装机容量50亿KVA●节能潜力大胜利油田抽油机耗电12.8亿度/年，占油田总耗电量53%“一变一机一井”，系统效率较低系统效率每提高一个百分点，节能将达8750万度/年抽油机井传统配电采用“一井一变”模式，一定要满足功率最大值且留有很大余量，效率低浪费大。多年来，围绕拖动系

2、统及配电的持续攻关，在电机改进及控制柜等方面的研究取得了一定成效。油田生产是一个综合系统耗能过程，仅仅依靠常规技术和局部改造难以突破，进一步深入挖潜是有限度的。一、概况控制柜/变频器节能电机●单井电控模式：一、概况将同一采油区块的多口油井共用一台变压器和一台整流滤波器，将380V三相交流变成540V两相直流，完成“交-直”变化，两相直流电共用直流母线输送到单井，单井配备“直—交”逆变终端，实现变频调控。●基于直流母线的群控模式：★实现了直流母线输送、减容、馈能合理利用、单井工况变频调速。一、概况针对油田机采系统能耗特点和节

3、能降耗形势需要，2013-2014总公司先导试验项目、科技攻关项目。通过中石化科技部组织的专家组技术鉴定，达到国际先进水平。不平衡馈能直流母线互馈共享技术；井群上、下冲程位置控制方法主要内容完善逆变终端实现分时软启，直流母线冗余容量共享技术；研究油井群控生产管理软件一、概况采用直流母线供电，线路损耗降低；实现电机软启/软停；抽油机吨液节电率10%；实时动态调参，提高机采系统效率技术指标有效降低变压器容量60%以上；网测功率因数0.9以上，有效解决谐波污染问题；一、概况技术思路通过国内外相关技术调研，从集群的角度开展提高抽油

4、机系统整体效率的节能理论研究开展关键技术攻关、配套技术研究和现场试验围绕直流供电、能量共享和集群控制等节点，开展总体配置方案设计形成一套成熟的基于直流母线供电的油井群控节能控制技术1、完成了抽油机不平衡馈能通过直流母线互馈共享技术。基于直流供电的油井节能集群系统配置方案一、概况2、完成了整流滤波装置、专用油井逆变终端等直流母线群控节能装置及网络化管理软件。3、形成了四项关键技术（1）直流群控整流滤波控制技术；（2）直流群控系统专用逆变终端；（3）直流互馈群控系统控制方法；（4）油井群控生产管理软件一、概况4、制定了《油井群

5、控变频装置企业标准》；申请了5项国家专利（4项发明、1项实用新型）。5、截止2014年底，累计推广应用55个集控单元238口井，变压器减少146台，实现减容63%，减少容量费292万元/年；综合节电率17.6%，节电560万度/年；6、达到技术指标节能：10%以上；实现变压器减容：60%以上；网侧功率因数：0.9以上；实现了单井逆变终端实时调参；有效地提高机采系统效率。一、概况一、项目概况二、主要技术成果三、现场试验及应用四、经济效益分析交流提纲二、主要技术成果（1）整流滤波环节的选配方案①PWM可逆整流(四象限变流器)网

6、侧电流为正弦波，无谐波污染（绿色变换器）功率因数接近于1交-直流侧能量可双向传送，直流侧能量可以馈入电网直流侧母线电压Ud稳定可调缺点：可靠性较低，成本高②不可控整流器电路结构简单、可靠，成本低能量单向传送，不会造成电网冲激；直流侧馈能互馈共享循环利用，无需馈网；缺点：存在谐波污染(设计选配直流侧LC滤波参数，改善交流侧电流谐波影响)；群控系统的整流滤波环节选用不可控整流方案1、直流母线群控配置组态结构设计（2）整流器谐波和功率因数问题研究试验成果：相同负载，滤波电感增大则电流波形及谐波和功率因数改善相同电感，负载加重则电

7、流波形及谐波改善网侧电流波形及谐波优劣与滤波电感参数和负载轻重密切相关L=1.8mH二、主要技术成果2、抽油机专用逆变控制终端（1）逆变控制终端功能设计基础功能：调速控制、检测与保护。拓展功能:采用节能算法实现抽油机负载的动态跟踪控制，RTU采集上传电参数信息，完成与上位机的双向数据通讯。二、主要技术成果2、抽油机专用逆变控制终端（2）动态跟踪调压节能控制方法专用优化控制算法，通过实时检测电机的负载率高低，，随着抽油机负载的周期性急剧变化，实时进行动态跟踪调节，改善电机的工作状态，提高电机的功效。异步机的效率曲线上，轻载时

8、η很低，故应避免大马拉小车。轻载降压可实现节能。定子电压降低则主磁通减小，相当于小容量电机(PN减小)，使轻载时对应的η接近最大值。70%UNf1UNfNU1异步机降压运行时的压频曲线异步电动机的效率曲线二、主要技术成果2、抽油机专用逆变控制终端（3）逆变终端主电路设计1、馈能二极管独特设计：群控模式特