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1、大型用电企业技术创新金桥将申报项目( 摘编)第一届用电企业安全供电、节约用电技术交流文集变频器在抽油机电机上的应用乔书勇黎小兵于传聚( 中国石化集团河南油田，河南南阳473 13 2 )摘要：油田采油设备使用大量的游梁式抽油机，由于抽油机电机的运行效率很低，浪费了大量的电能，目前也采用了许多电机节能技术，但效果均不佳。文中介绍了采用变频调速控制技术来控制抽油机电机，从而达到良好的节能效果关犍词：抽油机感应电机变频控制一、引言目前全国各油田共有机采井约1 l 万口，其中抽油机井占9 0 以上，产液量的6 5 ，产油量的7 5 都是靠抽油机装置采出的，其数量每年按1 0 速度增长，是油田产油的主要
2、方式，同时，也是能源消耗的主要设备，其能耗占油田总能耗的三分之一。因而，减少抽油机的能耗、提高系统效率、降低采油成本成为各油田实现节能增效的主要任务。抽油机装置配套的电机一般均使用三相异步感应电机。目前，针对抽油机电机采取了多种节能技术，可归纳为以下几种：( 1 ) 间歇式运行方式，这种方式是用定时启动运行、定时停机来控制抽油机，在一定基础上能提高采油效率。但这种方式是以损失产量为代价的，最关键的是这种方式是自动启动运行，存在不安全因素，在油田一般不允许使用。 ( 2 ) 机械变速箱，这种方式是改装变速箱来达到控制电机的转速、改变抽油机的冲次，以达到节能增效的目的。这种方式有一定作用，但主要是
3、这种方式对抽油机的机械部分改造变动大，节能潜力有限。( 3 ) 变极多功率电动机，此方案采用多功率高转差率低速电动机，通过提高电机极数，降低电机转速，降低电机功率。特别适用于油田低产油井。这种方式不能连续调速，不能 连续改变抽油机冲次，有一定的使用局限。( 4 ) 采用电压调节装置，可实现软启动，具有提高功率因数，降低无功损耗的作用：无法改变抽油机的冲次，节能潜力有限。 针对这种状况，采用当前最新的变频调速控制原理，结合抽油机电机的运行工况，对抽油机电机采用变频调速控制技术，可以实现抽油机冲次的连续调整，更好的提高抽油机电机的综合节电效率。二、系统原理根据液体提升泵的原理，降低下冲速度可提高液
4、体在泵内的充盈系数，提高上冲速度第一届用电企业安全供电、节约用电技术交流文集大型用电企业技术创新金桥将申报项目( 摘编)可减少液体在泵内的漏失系数进而达到增产、增效的目的；因此，可利用变频器的调速原 理，通过检测抽油杆的上下冲程，提高上冲速度，降低下冲速度，实现增产、增效的目的。由于采用高性能矢量控制变频调速器，控制装置自动适应电机负荷，控制电机的端电压，保证在最小功率下运行，既自动调功，动态补偿功率因数，从而达到节能目的。由抽 油机的工作原理我们知道，在上下冲程中，当油杆与平衡块不匹配时，电机有发电状态，目前常采用的方法是通过能耗电阻将能量消耗掉，造成能量损耗，无法实现节能目的。笔者采用逆变
5、的方式，将电机的发电能量回馈给电网，实现节能目的。 由于对电机采用变频调速器进行控制，具有软启动功能，最大启动电流为2 倍额定电流，还可以达到减少对电网的启动冲击，延长设备使用寿命，减少设备维修费用的目的。一m 口L Lm二、裴直刊溅C J S 变频装置采用高性能矢量控制变频调速器为电机控制单元，由高可靠的无触点磁敏传感器检测抽油机的上下冲程，结合进口P L C ，控制变频调速器以达到电机速度可调，上下冲程可调的目的。系统原理图如下图：4 4 1C大型用电企业技术创新金桥将申报项目( 摘编)第一届用电企业安全供电、节约用电技术交流文集3 1变频器 根据电机调速原理，改变频率可平缓无极改变电机转
6、速。对于抽油机之类的恒转矩负载，降低转速后，变频器的输入功率随之下降。这样可实现对抽油机的无极调速，改变冲次，同时达到节能增效的目的。由于抽油机的平衡调节不好，电机在每冲次中会有发电状 态，通过逆变制动单元，将能量回馈给电网，这样可有效的避免能量的浪费，实现最大的节能效果。 3 2 可编程控制器P L CP L C 是整个装置的控制核心。它通过操作面板，实现人机界面，接受速度控制指令，接受位置传感器发送的抽油杆位置信号，控制变频器的运行速度，实现速度的控制。同时， 将抽油机及变频器的运行状态反馈给操作面板，使用户及时了解运行状态。四、特点与功能( 1 ) 采用变频调整电机转速，在不更换电机和皮带轮的情况下，可根据需要调整抽油 机的冲次，可增加抽油泵填充系数，增加抽液能力，避免空抽现象，降低单位采液量能耗，节电率达1 0 - 3 0 ( 与井下供液情况有关) 。 ( 2 ) 上冲程速度快、下冲速度慢，达到节能增效的目的。( 3 ) 采用了逆变制动模块，抽油机发电状态下电能的9 5 返回给电网。可有效避免采用能耗制动的电能浪费，提高节能效果。( 4 ) 提高电机的运行功率因数，减少线路损耗。 ( 5 ) 预留工频备用回路，可应急工频启动运行。4 4 2
