油田抽油机节能方式综述及解决方案

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1、油田抽油机节能方式综述及解决方案摘要：目前，抽油机是应用最普遍的石油开采机械之一，也是油田耗电大户，其用电量约占油田总用电量的40％，且总体效率很低，据调查一般在30％左右。油田抽油机负载是独具特点的时变负载：有动、静负载特性之分。起动初始状态要求拖动电机的起动力矩是抽油机实际负载的3－4倍，甚至更大……关键词：抽油机节能方式优缺点1．概述目前，抽油机是应用最普遍的石油开采机械之一，也是油田耗电大户，其用电量约占油田总用电量的40％，且总体效率很低，据调查一般在30％左右。油田抽油机负载是独具特点的时变负载：有动、静负载特性之分。起动初始状态要求拖动电机

2、的起动力矩是抽油机实际负载的3－4倍，甚至更大，起动力矩是抽油机选配电机的第一要素。当起动力矩适用则负载功率必然匹配不佳，运行负载功率都远小于电机的额定功率，即所谓“大马拉小车”现象。过剩的抽油能力令抽油机的无功抽取时间增加，造成油井开采的电费成本居高不下，能源浪费十分严重。可见抽油机的节能潜力非常可观。2．各种节能方式的优缺点目前直接针对抽油机节电的技术主要有两大类：1）开发不同类型的抽油机节能电机。如高转差率电机、三相永磁同步电机、高起动转矩双定子结构电机和电磁调速电机（变极双速电机）等。2）使用节能配电箱。如定子绕组Y-△转换调压、电容器动态无功补

3、偿及静态无功补偿、可控硅调压（软起动）、液态电阻软起动、变频电源等2.1抽油机节能电机1）超高转差率电机据称在美国油井上已安装几万台，节电率达20％。但在我国实测结果是超高转差电机只在轻载30％以下负载时有节电效果。主要原因：首先要使用超高转差率电机节电，对象必须是振动载荷大的井（美国油井的振动载荷惯性载荷都大）。其次要求电机的转差率要适度，不可过高，一般说各大油田，电机转差率的最大值不能超过6％－8％。近些年，采油工艺的发展日趋于大冲程、低冲次，这种工艺本身就能最大限度的减少惯性负荷和振动负荷，因此超高转差率电机的应用范围被大大缩小。2）永磁同步电机这

4、是一种油田所用的新型抽油机电机，其效率和功率因素都优于一般异步电机。电机本身是硬特性，运行中无转差。如TYC250M-6，功率37K变频电路的电源系统，实现电能的双向流动，同时具有输入功率因素校正作用。电压型双SP变频器主电路如图4，双SP变频器控制策略如图5。图4电压型双SP变频器主电路以上新型双SP变频电源实现了能量的双向流动，且功率因素接近1，是抽油机类频繁可逆、快速制动负载的最佳电源选择，其节电效率可达15％。其缺陷是设备成本较高，控制系统复杂，在油田的恶劣环境下工作，其可靠性防盗等都成问题。但长远来看，应该是发展方向。图5双SP变频器控制策略3

5、．解决方案基于以上分析，结合实际。拟订以下解决方案。1）研制和生产节能型抽油机专用电机针对油田情况，设计和生产油田抽油机专用特种电机：抽油机用永磁同步电机，电磁调速电机和双定子电机可以在很短的时间内，得到相关产品，并推向市场。2）研制和生产液态电阻软起动系统液态软起动技术，其研究成本较低，周期短，能适应油田恶劣的工作环境，维修简单。容易为广大的油田用户所接受。场地问题在油田不是很突出，以此为相关电机的起动解决方案，结合特殊设计的油田抽油机电机，可以较快的赢得市场和客户。3）研究和试推广双SP变频系统此项系统是较为先进的技术，其工业化和市场化的时间较长，但

6、其无疑代表了油田抽油系统未来的发展方向，目前看来，由于成本较高，控制技术复杂，可靠性等问题，油田用户接受还需要一个过程，但可以相信，会有越来越多的客户选择这一技术。以上方案，仅是针对油田抽油机提出，但它同样可以适用于其他行业类似负载的解决方案，如电厂，钢铁企业等，所以可以预见，一旦我们有系列化的产品，所面对的市场将是非常广阔的。