D D EC抽油機電動機斷續(xù)供電多功能節(jié)能控制器測試研究

周勝利（中國石油天然氣集團公司節(jié)能技術(shù)監(jiān)測評價中心）

D D EC抽油機電動機斷續(xù)供電多功能節(jié)能控制器測試研究

周勝利（中國石油天然氣集團公司節(jié)能技術(shù)監(jiān)測評價中心）

D D E C抽油機電動機斷續(xù)供電多功能節(jié)能控制器，是油田近年來出現(xiàn)的新型節(jié)能產(chǎn)品，通過四大功能控制模塊一體化設(shè)計，實現(xiàn)自動跟蹤、自動檢測、自動控調(diào)。該產(chǎn)品將星三角變換技術(shù)、無功自動補償技術(shù)和電壓調(diào)節(jié)技術(shù)有機融合在一起，使電動機運行更加高效，無噪音、無污染，機采系統(tǒng)得到整體優(yōu)化，產(chǎn)液量不減，單耗更小，試驗表明，在操作、維護方面節(jié)能效果顯著。

抽油機 一體化設(shè)計 優(yōu)化運行 節(jié)能評價

D D EC抽油機電動機斷續(xù)供電多功能節(jié)能控制器將星三角變換技術(shù)、無功自動補償技術(shù)以及電壓調(diào)節(jié)技術(shù)有機地融合在一起，其核心是抽油機運行參數(shù)、基本工況保持不變，根據(jù)抽油機負(fù)荷的周期性變化，通過電力電子器件實時動態(tài)地調(diào)整電動機的供電方式，采用斷續(xù)供電技術(shù)并集成星三角自動轉(zhuǎn)換和電容的動態(tài)自動補償技術(shù)，合理調(diào)整電動機輸入功率。實驗表明這種運行方式能取得顯著的節(jié)能效果，從根本上實現(xiàn)抽油機的電氣節(jié)能。

1 裝置構(gòu)成

D D EC抽油機電動機斷續(xù)供電多功能節(jié)能控制器節(jié)能裝置四大功能控制模塊見圖1。包括：CPU集成控制模塊、數(shù)采模塊、觸發(fā)驅(qū)動模塊、電源模塊，實現(xiàn)了一體化設(shè)計，裝置維護、更換方便，現(xiàn)場操作更加簡潔，操作人員安全程度更高。

2 工作原理

CPU集成控制模塊對電動機的各種輸入數(shù)據(jù)（信號）進行計算處理，并根據(jù)計算結(jié)果判斷出電動機的運行特性，自動選擇電動機的節(jié)能方案，使得運行效率達到最佳，依次實現(xiàn)自動監(jiān)測、自動跟蹤、自動調(diào)控，在井況變化時保證電動機正常高效的運行狀態(tài)。

3 產(chǎn)品特點

節(jié)能控制器完美地解決了斷電后再通電時的電流沖擊問題[1]。在不用該裝置的情況下沖擊電流會達到額定電流的7倍左右，在采用該裝置的情況下，通電瞬間的“啟動”電流一般不超過額定電流。在提高功率因數(shù)和達到較高節(jié)能效果的同時，實現(xiàn)了諧波含量對電網(wǎng)無污染的技術(shù)攻關(guān)，完全滿足電網(wǎng)對用戶設(shè)備諧波含量的要求。

4 測試內(nèi)容和方法

測試采用對比法進行，即在測試過程中，保持基本參數(shù)不變（動液面、沖速、沖程、油壓、套壓等），在做功相同的情況下，哪種方式更省電，省多少電。

機械采油系統(tǒng)的測試按照石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5264—2006《油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗和計算方法》進行，同時參照國標(biāo)G B/T 6422—2009《用能設(shè)備能量測試導(dǎo)則》。

電器測量參數(shù)包括：電流、電壓、功率因數(shù)、輸入功率、輸入無功功率；

抽油機井參數(shù)包括：沖程、沖速、產(chǎn)液量、動液面、平衡度。

計算參數(shù)包括：噸液百米單耗、有功節(jié)電率、無功節(jié)電率及綜合節(jié)電率。

5 試驗井現(xiàn)狀

水力模擬井位于杏西油田北部B38-26井，人工井底1594 m，套管深度1605 m。封堵深度為1355m，泵深1000m。

◇抽油機：CY J10-3-37H B型，沖程3m，沖速6min-1；

◇標(biāo)準(zhǔn)罐：0.75m3；

◇抽油泵泵徑：φ57mm；

◇電動機型號：Y LP280S-8型，額定功率37k W；

◇變壓器型號：S9-50/0.6，額定容量50k VA。

試驗井的工作流程：是以水為介質(zhì)在井筒和地面測試裝置中形成循環(huán)回路，在產(chǎn)液量及動液位一定的情況下，通過計量檢測設(shè)備提取數(shù)據(jù)，再進行能耗計算和分析評價。

6 測試結(jié)果

6.1 試驗井特點

試驗井是由生產(chǎn)井改造而成，因此它與生產(chǎn)井有較大近似性，其特點是：裝備具有普遍性，檢測儀表配備精良，工況相對穩(wěn)定，采集數(shù)據(jù)更科學(xué)更準(zhǔn)確。

6.2 具體測試方法

為了全面了解D D EC抽油機節(jié)能控制器的實際應(yīng)用效果，我們在測試過程中選取抽油機井3個動液位（300m、600m、800m）對其進行對比測試。

各動液位最大及最小懸點載荷見表1。

表1 懸點載荷

6.3 原態(tài)測試結(jié)果

原工況測試結(jié)果見表2。

6.4 節(jié)態(tài)測試結(jié)果

應(yīng)用D D EC抽油機節(jié)能控制器測試結(jié)果見表3。

6.5 應(yīng)用該產(chǎn)品前后數(shù)據(jù)比較

原態(tài)與節(jié)態(tài)測試數(shù)據(jù)橫向?qū)Ρ燃捌鋺?yīng)用效果見表4。原態(tài)與節(jié)態(tài)電動機實際運行平均電流對比見圖2。原態(tài)與節(jié)態(tài)電動機實際運行平均功率對比見圖3。

表2 試驗井測算數(shù)據(jù)

表3 試驗井D D E C抽油機節(jié)能控制器測算數(shù)據(jù)

表4 D D E C抽油機節(jié)能控制器節(jié)能測試對比數(shù)據(jù)

7 結(jié)果分析評價

1）從平衡度上分析，D D EC節(jié)能控制器與普通配電箱相比略有下降（表1及表2），這說明兩種控制箱平衡點不在同一位置。對于同一臺抽油機而言，應(yīng)用D D EC節(jié)能控制器其平衡點更接近于軸心位置。

2）從運行電流上分析，D D EC節(jié)能控制器實際運行電流只有普通控制箱的1/3，這說明在電動機負(fù)荷較輕的情況下，電動機自動切換到星運行狀態(tài)，不僅降低了電動機容量，提高了功率因數(shù)，而且在很大程度下降低了電動機自身損耗及線路損耗，間接延長了電動機的使用壽命。

3）從抽油機上下沖程最大電流上分析，應(yīng)用D D EC節(jié)能控制器后電動機運行峰值電流與峰值功率顯著下降，減少了電動機硬特性對抽油機機械系統(tǒng)的不利影響，降低了抽油機系統(tǒng)機械受力與損耗，降低了系統(tǒng)能耗。

4）根據(jù)不同抽油機負(fù)荷和配重情況，采用D D EC多功能節(jié)能控制器可使抽油機運行功率因數(shù)保持在0.9~1.0范圍。實現(xiàn)抽油機電動機有功、無功雙重節(jié)電，試驗表示其有功節(jié)電率可達14%，綜合節(jié)電率可達20%以上。

5）根據(jù)對比數(shù)據(jù)分析，D D EC節(jié)能控制器的節(jié)電效果隨著動液位的變深，其節(jié)電效果逐漸減小，說明其節(jié)能效果與負(fù)載狀況密切相關(guān)，負(fù)荷越輕節(jié)電效果越顯著，表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)的關(guān)系。具體情況見圖4。

8 結(jié)論

1）使用D D EC節(jié)能控制器在抽油機周期變動負(fù)荷下，合理調(diào)整電機輸入功率，保障電動機在高效區(qū)域運行。降低各種損耗，在保證產(chǎn)液量的前提下，整體提高抽油機系統(tǒng)效率。

2）D D EC節(jié)能控制器操作、維護簡便，應(yīng)用可靠，安全程度更高。

3）D D EC節(jié)能控制器實現(xiàn)了一體化設(shè)計，集各種節(jié)能技術(shù)于一身并使之有機融合，科技含量高，自動化程度高。

4）D D EC節(jié)能控制器針對油田專門設(shè)計，具有應(yīng)用機型種類多（5～14型），沖速調(diào)整范圍寬（2～9min-1），耐高溫、低溫（-40～40℃），可近控遠(yuǎn)控等特點，應(yīng)用前景十分廣闊。

[1]趙琳琳.A D E C型節(jié)能控制器不讓1度電被浪費掉[J].石油石化物資采購.2008（6）.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.03.012

周勝利，1997年畢業(yè)于佳木斯工學(xué)院，工程師，從事節(jié)能評價工作，E-mail：zhoushl0459@cnpc.com.cn，地址：黑龍江省大慶市讓胡路區(qū)西賓路552號，163455。

2012-02-28）