抽油機(jī)微電腦節(jié)電箱節(jié)電效果

楊帆（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠第一油礦206隊(duì)在2012年、共選出5口抽油機(jī)井安裝了微電腦節(jié)電箱，通過(guò)分析實(shí)測(cè)電參資料，對(duì)抽油機(jī)井安裝的微電腦節(jié)電箱的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析，摸索出了適合安裝該節(jié)電箱的抽油機(jī)井，總結(jié)出了更加合理地使用調(diào)壓節(jié)能技術(shù)的新方法。

1 抽油機(jī)控制箱節(jié)電的意義

由于油田的抽油機(jī)慣性轉(zhuǎn)矩較大，工作時(shí)都是帶載起動(dòng)，需要大功率起動(dòng)，為了滿足起動(dòng)需求，不得不配備額定功率大的電動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)。另外電動(dòng)機(jī)載荷是帶有沖擊性的變載荷，為了使拖動(dòng)抽油機(jī)的電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行并具有一定的過(guò)載能力，需按抽油機(jī)的最大功率來(lái)配備電動(dòng)機(jī)。長(zhǎng)期以來(lái)油田使用的抽油電動(dòng)機(jī)大多處在輕載運(yùn)行甚至是空載，而且電動(dòng)機(jī)平均負(fù)載率為20%～30%之間，一部分抽油機(jī)井的負(fù)載率更低，功率因數(shù)低于0.6以下，這樣長(zhǎng)期處于低負(fù)載、低功率因數(shù)狀態(tài)下運(yùn)行，造成抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)的較大功率損耗。因此將先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械采油井上。對(duì)減少機(jī)械采油井的能耗，降低原油成本。提高油田開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益是非常必要的，機(jī)械采油井的節(jié)能潛力很大，經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。

2 微電腦控制電動(dòng)機(jī)節(jié)電器的原理及技術(shù)指標(biāo)

2.1 節(jié)電原理

微電腦控制電動(dòng)機(jī)節(jié)電器是一個(gè)微電子相位、電流閉環(huán)跟蹤檢測(cè)、電子模塊自動(dòng)調(diào)壓變流供電的全自動(dòng)控制系統(tǒng)。能隨時(shí)自動(dòng)跟蹤負(fù)載的變化，并通過(guò)閉環(huán)反饋系統(tǒng)控制電子模塊的導(dǎo)通角自動(dòng)控制供電系統(tǒng)的電壓和電流，使電動(dòng)機(jī)在最小電耗下運(yùn)行，大大提高了電動(dòng)機(jī)的效率，達(dá)到節(jié)電效果。微電腦控制電動(dòng)機(jī)節(jié)電器見圖1。

該節(jié)電器采用了電流閉環(huán)反饋系統(tǒng)，可以在低電壓、小電流下頻繁啟動(dòng)，可根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)距的大小適當(dāng)調(diào)節(jié)啟動(dòng)電流和啟動(dòng)時(shí)間，使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流始終維持在設(shè)定范圍內(nèi)，避免了啟動(dòng)瞬間的電流沖擊和機(jī)械沖擊[1]。

2.2 主要技術(shù)特點(diǎn)

1）良好的降壓恒流軟啟動(dòng)功能。可根據(jù)負(fù)載情況在5-40 s范圍內(nèi)，分別以2倍電動(dòng)機(jī)額定電流范圍任意選擇調(diào)節(jié)，避免大啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

2）節(jié)電功能。當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于輕載或空載時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)入節(jié)電狀態(tài)，空載節(jié)電率可達(dá)70%左右，輕載節(jié)電率可達(dá)18%左右，功率因數(shù)可提高至0.85以上。

3）自動(dòng)保護(hù)功能。該裝置具有錯(cuò)相、缺相、過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、過(guò)熱等多種保護(hù)功能，可大大延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的使用壽命[2-3]。

微電腦控制電動(dòng)機(jī)節(jié)電器原理見圖2。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果分析

3.1 負(fù)載率越小，節(jié)電效果越明顯

通過(guò)數(shù)據(jù)表明，在負(fù)載率小于60%時(shí)，能夠取得較好的節(jié)能效果，而且負(fù)載率越低，效果越明顯。節(jié)能效果見圖3所示。它不僅適用于負(fù)荷緩慢變化的場(chǎng)合，而且在負(fù)荷變化速度較快和變化較大的場(chǎng)合，也能取得較好的節(jié)能效果。因此電動(dòng)機(jī)裝機(jī)功率大，功率利用率低的抽油機(jī)井，即為“大馬拉小車”的井，這類井存在輕載運(yùn)行狀態(tài)，具有節(jié)能潛力，適合應(yīng)用微電腦控制電動(dòng)機(jī)節(jié)電保護(hù)器。

3.2 運(yùn)轉(zhuǎn)電流明顯下降，使抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)

裝機(jī)前的上電流平均為28.6 A，下電流平均為28.9 A；裝機(jī)后的上電流平均為24.4 A，下電流平均為26.0 A。上電流平均下降了4.2 A，下電流平均下降了2.9 A，電流的下降使抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更加平衡。

3.3 節(jié)電效果顯著，綜合節(jié)電率達(dá)到41.65%

根據(jù)安裝前后測(cè)試資料的對(duì)比，裝前平均有功功率為8.742 kW，裝后平均有功功率為5.222 kW，平均有功節(jié)電率為40.2%；裝前平均無(wú)功功率為14.01 kW，裝后平均無(wú)功功率為6.66 kW，平均無(wú)功節(jié)電率為52.5%；裝前平均功率因數(shù)為0.549，裝后平均功率因數(shù)為0.674，功率因數(shù)提高0.125，綜合節(jié)電達(dá)到41.65%。

4 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

安裝前用電量：W1=86 398 kWh

安裝后用電量：W2=50 412 kWh

每年節(jié)電量：ΔW=W1-W2=35 986 kWh

每臺(tái)抽油機(jī)微電腦控制箱總投入7 980元，按綜合節(jié)電率41.65%計(jì)算，每年單井節(jié)電35 986 kWh，電按0.51元計(jì)算不僅實(shí)現(xiàn)當(dāng)年回收成本（投資回收期為170 d），而且當(dāng)年節(jié)電效益8 352元。第二年以后.每年節(jié)電效益18 352元。經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

5 結(jié)論

1）從現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，微電腦控制電動(dòng)機(jī)節(jié)電保護(hù)器不僅對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)可靠的保護(hù)作用，而且對(duì)負(fù)載變化甚至長(zhǎng)時(shí)間在輕載運(yùn)行中，能自動(dòng)跟蹤負(fù)載變化供電，不僅節(jié)能效果顯著，而且各種功能完備，具有廣泛的推廣價(jià)值。

2）盡管微電腦控制電動(dòng)機(jī)節(jié)電保護(hù)器對(duì)電動(dòng)機(jī)負(fù)載率較大的抽油機(jī)井也有一定節(jié)能效果，但是仍然建議選井時(shí)盡量選取負(fù)載率小的井，以便取得更好的節(jié)能效果。

[1]王薇.抽油機(jī)井節(jié)能控制箱的綜合評(píng)價(jià)[J].石油石化節(jié)能,2012(3):34-36.

[2]鄭海金.提高機(jī)械采油系統(tǒng)效率的理論研究及應(yīng)用[J].石油學(xué)報(bào),2004.1.1.

[3]鄭海金.一種有桿泵機(jī)械采油工藝參數(shù)確定方法[P].中國(guó),ZL99109780.7,2002.5.29.