抽油机变频控制柜在采油管理中的应用

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1、101２００８年第６期抽油机变频控制柜在采油管理中的应用寻长征张国强肖然（中石化胜利油田分公司孤东采油厂）技术创新摘要油井变频技术是针对抽油机运行特点而设计应用的，使得油田开发过程中的抽油机能耗控制得到根本的改善。利用变频调速技术，并通过传感器技术实现模糊控制，使机械采油的效率在运行过程中始终保持在最佳状态，有效杜绝了设备的空耗，从而实现了节能的目的。关键词节能降耗变频柜电机油井管理生产参数目前变频技术的发展十分迅速。利用变频调速技术，通过传感器技术实现模糊控制，有效杜绝设备的空耗，从而实现节能的目的。同时变频技术

2、的利用使抽油机实现了软启动，适应地下参数变化大的生产特点，使得此技术在油田开发过程中具备广阔的推广空间。１变频柜油井节能增产的运行机理１．１工作原理当前在各种抽油机变频柜中处理再生电能的方法有制动电阻、吸收电容、回馈制动等。其中较为先进的是利用回馈制动方式将电能回馈电网，利用变频控制柜＋永磁电机配合使用，进行节能改造。经实践证明效果非常明显，节电率高达３０％～６０％。１．２增产原理动态节能装置通过输入正常频率、最小载荷、最高频率、最低频率，能够根据实时采集载荷及示功图进行分析处理。变频柜将在最高频率和最低频率之间分成多段运

3、行，实现上快、下慢的方式运行，减少空抽，提高泵效，提高原油产量。１．３电动机节能原理电动机运行效率取决于电动机负荷率，对于不同功率的Ｙ系列电动机，效率下降点也不同。效率和功率因数随负荷率的变化而变化，并存在拐点，即临界负荷率，只要负荷率不低于临界负荷率，“大马拉小车”的影响主要是降低功率因数，节能的关键是提高负荷率。一般负荷率在０．７０以上功率因数就比较高。２游梁式抽油机使用的电动机运行特点游梁式抽油机是机械采油的主要设备，占机采井总数的７５％。它工作时承受带冲击性的周期交变负荷，这一特性要求驱动电动机在选择容量时留有足够

4、的裕度和在运行时有足够的过载能力。同时，电动机在一个冲次中还存在两段发电状态，在一个冲次内当电流相位角大于９０时，为发电状态；发电情况与平衡有关，平衡效果越差发电越多。另外，抽油杆运动时的惯性作用和弹性变形，使抽油机在上下死点产生冲击，而普通Ｙ系列电动机的机械特性是硬特性，从而使整个游梁式抽油机的系统效率降低。因此，游梁式抽油机节能应包括两个方面：一是提高电动机效率和负荷率；二是改变电动机的机械特性。两者比较，后者的节能潜力比前者大得多。３油田电动机节能情况目前，油田电动机节能主要分为三个方面：一是人为地改变电动机的机械特

5、性，以实现负荷特性的柔性配合，主要是通过改变电源频率。二是从设计上改变电动机的机械特性（如高转差电动机和超高转差电动机），提高系统运行效率。三是通过提高电动机的负荷率、功率因数，实现节能。３．１变频调速电动机变频调速是一项成熟的节能技术。在普通电动机电源上加变频器，降低电动机的容量，负荷率得到较大提高，变频器的输入功率因数接近１，并且改变了上、下冲程的速比，也改善了抽油系统的配合，无论从电动机本身还是从系统配合上都达到了节能目的。另本身也有功率损耗（约５％￣８％），变频器的谐波对电网有影响，并会使电动机附加损耗增大。３．

6、２稀土永磁同步电动机稀土永磁同步电动机的效率比普通Ｙ系列电动机高约５％，功率因数达到０．９，其额定运行时机械特性比Ｙ系列电动机还硬，因此不能改善机、杆、泵系统配合，起不到系统节能的作用。相同功率的稀土永磁电动机比Ｙ系列电动机成本大约高５０％，且启动电流比Ｙ系列电动机还大，启动过程中，电动机转矩有振荡。４抽油机能量回馈智能变频控制柜的应用抽油机能量回馈智能变频控制柜采用双变频技术，与普通变频柜的主要区别是可以把返回变频器直流环节的再生电能变换成一个和电网电源同步同相位的交流正弦波，经过滤波后把电能反馈回电网，再生利用。在对电

7、磁调速电机进行节能技术改造后，将电磁调速电机上的调速器速度设定旋钮调整到最大，然后降低变频器运行频率以达到正常的生产冲次。抽油机能量回馈智能变频控制柜对电磁调速电机改造后，具有以下特点：（１）软启动、软停止，降低工频启动造成的电机和电缆的绝缘老化，延长了设备的维修周期及使用寿命。（２）对过流、过压、过载、缺相、短路、三相不平衡具有保护功能。（３）能量回馈电网，增加运行经济效益。（４）安全可靠，可降低抽油机全系统的运行速度，以减轻传动、运动部分的疲劳和磨损。（５）具有备用工频旁路系统，根据需要可转工频旁路运行，以保障正常生产

8、。采用本系列抽油机能量回馈智能变频控制柜取得了良好节能效果。通过对孤东采油一矿４－１１－Ｎ２０井等八口油井的调速电机改造后，经过前后对比测试节电率为３１．５％。５结论要进一步提高游梁式抽油机的节能效果，一方面应从改善现有电动机的机械特性人手，使其机械特性与抽油机的负载特性互相配合。另一方面是研制四象限变