如何提升油田電氣的節(jié)能應(yīng)用

【摘 要】目前，我國大部分油田已進(jìn)入采油后期，隨其含水率和采出總液量增加，油田用電量成倍增加。油田電網(wǎng)的接線方式在線路末端電壓不穩(wěn)時，易致抽油機(jī)運(yùn)行故障和效率下降。同時異步電動機(jī)的運(yùn)行使供電設(shè)備的能量、電壓損失加大。因此為保證油田正常生產(chǎn)，提高油田電氣經(jīng)濟(jì)效益而減少生產(chǎn)過程中的電能損耗并提高其利用率迫在眉睫。

【關(guān)鍵詞】油田電氣 節(jié)能應(yīng)用 提升

近年來，隨著我國綜合實(shí)力的不斷增強(qiáng)，以及我國全面小康社會目標(biāo)的即將實(shí)現(xiàn)，我國政府越來越重視節(jié)能環(huán)保，并投入更多資金，以加快節(jié)能項(xiàng)目的推進(jìn)。而為提高油田電氣的節(jié)能效率，科學(xué)合理的應(yīng)用方式就成了重中之重。本文在此背景之下，科學(xué)分析如何提高油田電氣的節(jié)能應(yīng)用，并提出有效建議，以供參考。為此我從以下方面說明。

1設(shè)備節(jié)能分析

根據(jù)在典型油區(qū)的實(shí)地調(diào)研報告可以看出，油田電氣多用于機(jī)械的抽油機(jī)單井采油。這種方式的負(fù)荷變化幅度大且頻率高，其負(fù)荷接入點(diǎn)的電壓波動也因此加大。雖然面對較大難度，但常規(guī)的并聯(lián)電容器難以達(dá)到抽油機(jī)負(fù)荷特性的標(biāo)準(zhǔn)，這就要求配置就地的無功補(bǔ)償設(shè)備。就目前而言，與抽油機(jī)配套的電動機(jī)已經(jīng)基本更換為節(jié)能電動機(jī)，注水站普遍采用變頻器來給水泵供電，同樣由變頻器供電的壓縮機(jī)也采用軟起動方式，這些都有助于節(jié)能、限制電能損耗?？梢姡吞镫姎獾墓?jié)能降耗潛力無窮，因而只要應(yīng)用合適的方法，就能夠有所成效。

經(jīng)過專家們的長期實(shí)驗(yàn)得出：變頻器輸入功率因數(shù)低，諧波含量大。因此，若同時運(yùn)行多臺變頻器，配電線路、變壓器及其他設(shè)備均有能耗損失，且系統(tǒng)的總能耗會有很大的波動。變頻器輸出側(cè)，也就是注水泵電動機(jī)輸入側(cè)，就有豐富的諧波含量，若通過電纜線路為電動機(jī)供電，會導(dǎo)致電動機(jī)絕緣老化，還將損傷電動機(jī)的功能，大大其工作效率。電動機(jī)效率是受諧波中大量有制動性的成分所影響的，因變頻器缺失輸出濾波器環(huán)節(jié)而導(dǎo)致高頻諧波過量，而增加了電動機(jī)的損傷。抽油機(jī)、壓縮機(jī)都與之同理，負(fù)荷電流的穩(wěn)定性是節(jié)能的關(guān)鍵，可以配置相應(yīng)的補(bǔ)償設(shè)備來提高功率因數(shù)，保持設(shè)備的工作效率，挖掘其節(jié)能潛力。

2實(shí)施綜合節(jié)能技術(shù)

根據(jù)油區(qū)現(xiàn)場實(shí)測并謹(jǐn)遵油田電網(wǎng)和電流負(fù)載的節(jié)能降耗原則，可以得出一些切實(shí)可行的辦法以完善出一套綜合節(jié)能技術(shù)。因此首先要理清節(jié)能思路，再進(jìn)行方式方法的匯總，凡是欲速則不達(dá)，而節(jié)能又是一項(xiàng)長期的工程，所以首先著眼于細(xì)節(jié)，再展開整體的節(jié)能方案。

首先，改善設(shè)備使用與操作情況。異步電動機(jī)是減少線路輸送中無功功率的佳選。該設(shè)備在空載狀況下運(yùn)行，需要的是油田電網(wǎng)所消耗的無功功率，它表明了電動機(jī)的實(shí)際負(fù)載量。因有功負(fù)荷與負(fù)載系數(shù)呈正相關(guān)，所以電動機(jī)的容量應(yīng)與其負(fù)載量接近來產(chǎn)生最低饋的校驗(yàn)功率因數(shù)。為避免因用小容量電動機(jī)代替大容量電動機(jī)而負(fù)荷不足的現(xiàn)象發(fā)生，可以用鉗形電流或利用測量負(fù)荷曲線的辦法來確定所需容量大小，及時跟換負(fù)荷不足的電動機(jī)，防止因小失大的事故。在需要增設(shè)無功補(bǔ)償裝置時，盡量吻合油田電網(wǎng)的特點(diǎn)，用靜電電容器配合集中補(bǔ)償與個別補(bǔ)償相結(jié)合的辦法來調(diào)節(jié)電容器的容量，提高功率因數(shù)，增加模塊增大無功電源容量。

其次，改善并改造節(jié)能技術(shù)。由于電能不能存儲，用電量在運(yùn)行時經(jīng)常變化，容易造成用電短缺，發(fā)電浪費(fèi)的現(xiàn)象。在線管技術(shù)人員的報告中曾提到線路運(yùn)行中產(chǎn)生的能耗與峰谷差和峰谷持續(xù)時間長短有關(guān)，路損耗的大小和電流增量大小和各增量持續(xù)時間長短有關(guān)。而這正是抽油機(jī)工作時的長期問題，因此我們要將技術(shù)目標(biāo)設(shè)定為：穩(wěn)定、無諧波的正弦電流吸收，功率平衡，無大的電流波動。若我們的技術(shù)能夠達(dá)到這樣的標(biāo)準(zhǔn)，則所有的問題就將得以解決。例如，以并聯(lián)型電力有源濾波器的直流母線與儲能設(shè)薔及其斬波控制電路結(jié)合配置為主電路拓?fù)鋵?shí)質(zhì)的負(fù)荷質(zhì)量調(diào)節(jié)器就是一個很好的概念性嘗試，它達(dá)到了抽油機(jī)負(fù)荷的理想，并實(shí)現(xiàn)了改善用電質(zhì)量和節(jié)能的目標(biāo)。同樣，因調(diào)速要求很強(qiáng)的電動機(jī)應(yīng)運(yùn)而生的變頻調(diào)速技術(shù)就具有非常客觀的節(jié)能效益，不僅避免電動機(jī)能耗的浪費(fèi)，還能提高電動機(jī)運(yùn)行效率，甚至降低電動機(jī)空載運(yùn)行損耗，可謂一舉多得。

最后，保持電流、電壓的穩(wěn)定性。系統(tǒng)電壓的微小偏差都會對用電設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生很大的影響。因?yàn)橛秒娫O(shè)備多是按照額定電壓進(jìn)行設(shè)計和生產(chǎn)的，所以當(dāng)電壓與額定電壓偏差過大時，用電設(shè)備的運(yùn)行性能和工作效率就會下降，甚至?xí)螂妷?、電流超?fù)載而故障。異步電動機(jī)是很敏感的設(shè)備，其在電流、電壓不穩(wěn)定時，電磁轉(zhuǎn)矩波動變化，導(dǎo)致?lián)p耗增加，設(shè)備壽命縮短，進(jìn)一步變化會引起電網(wǎng)電壓、頻率不穩(wěn)定，絕緣損傷，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平下降等諸多問題。因此若不對油田電網(wǎng)超出范圍的電壓波動采取調(diào)整手段，就會導(dǎo)致不同用戶的負(fù)荷間相互干擾的問題，最終使電網(wǎng)系統(tǒng)紊亂，供電系統(tǒng)出錯等大型事故。為了防止這種情況發(fā)生，電壓調(diào)整是關(guān)鍵。不管是依靠調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)、變壓器的輸出端電雎，還是改變無功功率分布、線路參數(shù)來實(shí)現(xiàn)，只要在電力系統(tǒng)無功電源充足的情況下都是有效的。若電力系統(tǒng)無功電源不足時，就要在負(fù)荷點(diǎn)適當(dāng)?shù)匮b設(shè)無助補(bǔ)償裝置，來減少線路傳輸中的的無功功率損耗，并提高相應(yīng)的負(fù)荷點(diǎn)電壓水平。

綜上所述，在油田開發(fā)后期，為提高供電系統(tǒng)改造成效與節(jié)能降耗應(yīng)用是一項(xiàng)既要有針對性地合理地解決問題，又要全面整體地把握和研究各環(huán)節(jié)技術(shù)發(fā)展的長期科學(xué)性工程。因此作為油田電氣工程人員，我們既要積極吸收、借鑒國內(nèi)外好的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，又要研發(fā)符合自身?xiàng)l件和要求的優(yōu)秀設(shè)備和技術(shù)，以此才能更好地解決處于油田開發(fā)后期的我國油田電氣事業(yè)所面臨的時代困局，從而切實(shí)達(dá)到油田電氣開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的雙向平衡，并使我國油田電氣得到妥善的保護(hù)，以滿足日常生產(chǎn)生活所需。

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作者簡介：陶輝軍（1974—），女，漢族，黑龍江大慶人，大學(xué)本科，工程師，2001年畢業(yè)于天津大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，現(xiàn)在大慶華誼電氣工程自動化有限公司工作，主要從事油田配套電氣設(shè)備節(jié)能、數(shù)字化研究等工作。