电量约占油田总用电量的40%,运行效率非常低,平均运行效率只有25%,功率因数低,电能浪费大。因此,抽油机节能潜力非常巨大,石油行业也是推广“电机系统节能”的重点行业。本文介绍了采用变频调速技术,使抽油机的运动规律适应油井的变化工况,实现系统效率的提高,达到节能增产的目的。
一.概况
抽油机是目前采油生产中的主要设备,其数量达10万台以上。电动机装机总容量在3500万KW,年耗电量达百亿度以上。抽油机用电量约占油田总用电量的40%,运行效率非常低,平均运行效率只有25%,功率因数低,电能浪费大。因此,抽油机节能潜力非常巨大,石油行业也是推广“电机系统节能”的重点行业。
二.抽油机变频改造的几个好处
1.大大提高功率因数,(0.25~0.5提高0.9以上)。减小了供电电流,从而减小了电网及变压器的负荷。
2.动态调整抽取速度,一方面节能,同时增加原油产量。
3.实现真正“软起动”对电机变速箱抽油机,避免过大机械冲击,延长设备使用寿命。
抽油机作业场景
三.抽油机负载分析
1.国内应用最广泛的是游梁式竖井抽油机,它有三部分组成:
1)地面部分:由电动机、减速器和四连杆构成;
2)井下部分:抽油泵(吸入阀、泵筒、柱塞和排油阀),它悬挂在套管中的下端;
3)抽油杆柱:连接地面抽油机和井下抽油泵的中间部分
2.抽油机的电机负荷是按周期变化的,开始起动时,负荷很大,要求启动转矩很大。正常运行时负荷率很低,一般在20%左右,高时负荷率只有30%。电机的负荷曲线有2个峰值,分别为抽油机上、下冲程的“死点”。
未进行平衡的条件下,上、下冲程的负载极度不均衡,在上冲程时,需要提起抽油杆柱和液柱,电机需付出很大能量。在下冲程时,抽油杆柱对电机作功,使电机处于发电状态。通常在抽油机的曲柄上加上平衡块,消除上下冲程负载不平衡度。平衡块调节较好,其发电状态的时间和产生的能量就小,由于抽油载荷是每时每刻在变化,平衡配重,不可能随抽油负荷作完全一致的变化,绝大部分抽油机配重严重不平衡,从而造成过大的冲击电流,冲击电流最大可是5倍的工作电流,甚至达到额定电流的3倍。调整好平衡配重,可降低冲击电流是正常工作电流的1.5倍。
负载特性:是恒速运行,由于配重,是变转矩,变功率负载在一个循环周期内有两次发电状态,起动力矩大、惯性大。在国内油田使用的抽油机普遍存在的问题:运行时间长,“大马拉小车”,效率低,耗能大,冲程和冲次调节不方便,有时空抽现象。
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