淺談抽油機電機節(jié)能保護器在油田中的應(yīng)用

付希慶 李柏宇 王成

大慶油田有限責任公司第四采油廠第三油礦 黑龍江省大慶市 163000

摘要：在油田采油中應(yīng)用節(jié)能保護器具有提高變壓器容量、降低線路損耗及提高負載率等作用，其主要采用補償技術(shù)及電機斷相等，使抽油機電機效率提高并降低能耗。本文針對抽油機電機節(jié)能保護器在油田中的應(yīng)用進行深入的分析探討。

關(guān)鍵詞：抽油機電機；節(jié)能保護器；油田；應(yīng)用

本文以我國著名的長慶油田為研究對象，長慶油田二廠是應(yīng)用抽油機電機節(jié)能保護器最成功的油田之一，其在我國國民經(jīng)濟建設(shè)中貢獻出巨大的力量。長慶油田采油二廠當前使用的抽油機主要有CYJ-7-2.5-26HB與CYJ-8-3.0，但長慶油田采油二廠電網(wǎng)過于繁雜且線路長，許多電能難以充分利用。另外，施工抽油機未設(shè)置保護裝置，導致負荷失衡有雷擊等問題造成電機燒毀等。這對于長慶油田采油二廠的發(fā)展十分不利，因此，要對其抽油機全面改進，促進長慶油田采油二廠的可持續(xù)發(fā)展。

一、抽油機電機節(jié)能保護器的闡述

根據(jù)長慶油田采油二廠的實際情況，其引進了抽油機節(jié)能保護器，這種保護器具有過流、節(jié)能及過載保護雙重功能。另外，抽油機節(jié)能保護器采用了補償技術(shù)與過載保護模塊，大大彌補了傳統(tǒng)抽油機低效、晚燒毀及高能耗的運行缺陷。

（一）抽油機電機節(jié)能保護器的工作原理

要確保電網(wǎng)電力的經(jīng)濟效益，就必須充分發(fā)揮電力變壓及線路供電等設(shè)備的利用率。電機功率因數(shù)作為供電設(shè)備的重要指標，其決定了供電設(shè)備利用率的高低。如一臺200KVA配電變壓器，如果該變壓器平均功率為0.的負載供電，即僅擁有140KW的有功功率；若改變平均功率電阻性負載，假設(shè)改變功率因數(shù)為1的電阻性負載，即該配電變壓器可提供將近180的KW的有功功率，從中可發(fā)現(xiàn)，增加用戶功率因數(shù)則可提高供電設(shè)備的利用率。

另外，在電機啟動箱中設(shè)備相應(yīng)低壓電力容器設(shè)備，可達到提高設(shè)備功率因數(shù)目的，其主要是利用電機感性電流與電容器容性電流相位互差的效果，兩者在并聯(lián)運行時可發(fā)生互相的補償，即向電機提供無功功率，減少電機無功功率的損失。

（二）電容器無功補償量

電機功率在0.95的因數(shù)為最佳，也是最理想與最經(jīng)濟。若電機功率因數(shù)小于0.95時，電機功率因數(shù)會出現(xiàn)線性狀態(tài)，若超過0.95時，電機功率因數(shù)會出現(xiàn)非線性狀態(tài)，即擴大電容器容量。在進行電動機無功率補償?shù)倪^程中，必須考慮其實際有功功率以及功率因數(shù)選擇配電容器，從而使電機安裝后的功率因數(shù)會超過0.95。

二、現(xiàn)場案例研究分析

為了實驗節(jié)能保護器的運行效果，提前制定好現(xiàn)場實施的方案，再根據(jù)方案設(shè)計對主要的部件進行性能的篩選，最終的目的是為了提高電機的整體性能。具體實施措施如下：

（1）為了避免實驗過程中出現(xiàn)操作過電壓及自激過電壓等情況，先進行將電容器的接觸器切換。電容器接觸器具帶抑制涌流的設(shè)備，其能夠大大降低合閘流及抑制過電壓，起到電容器保護的作用，并且延長電容器的使用壽命。

（2）選擇電動機綜合保護器。電動機保護器具有過流、短路、過載等保護功能，并且?guī)в袌缶甘炯肮收蠙z測等功能。在電動機運用過程中若出現(xiàn)斷相、溫度過高等異常狀態(tài)時，電機機綜合保護器可及時斷開電器開關(guān)觸頭，起到電機動可靠的保護作用。

（3）為了避免電容器在運行過程出現(xiàn)負荷溫度過高的現(xiàn)象，在控制柜加裝防雨置及在箱體兩側(cè)加開設(shè)通風窗。

三、現(xiàn)場應(yīng)用效果分析

在2012至2013年的之間，長慶油田采用抽油機節(jié)能保護器之后，其實現(xiàn)各種的效果。

（一）有功節(jié)能分析

在長慶油田5口井中采用了抽油機節(jié)能保護器，其中這五口井的有功能率減少了3.3Kw，每一個工作是減少3.3X24h/=79.2KW·h/d，每一年節(jié)省的電能為7.9*79.2KWH/d*360d=28512KW·h，每年節(jié)省的電費在28512KWh*0.62/KWh=17677.44元。其中的效果十分顯著。

（二）無功功率節(jié)能

KQ是當前無功經(jīng)濟當量最常用的一種，無功經(jīng)濟當量是指減少1kvar無功功率且提供有功功率，在長慶油田5口井當中，無功功率下降了34.588kvarX0.2KW/kvar=6.9176KW，每一個工作日節(jié)省電量為6.9176KWx24h=168.0KWh，每一年節(jié)少電費為166.0.224KWhX360=59768.064KWh，每年節(jié)省電費為59768.064KWH*0.062元/KWh=37056.1997元。

結(jié)束語：

綜上所述。本文抽油機電機節(jié)能保護器的工作原理進行相應(yīng)的分析與比較，在現(xiàn)場進行實際的研究，針對長慶油田安裝電機節(jié)能保護器的功率與無功率效果分析，通過安裝后的結(jié)果證明節(jié)能保護器具有顯著的經(jīng)濟節(jié)能效果，值得我國廣大油田企業(yè)的推廣與使用。

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控制系統(tǒng)的中心是PLC，觸摸屏與 PLC 的雙向通信。根據(jù)觸摸屏能夠設(shè)定粗細不相同的工件直徑和刀具前進與后退的速度，與此同時刀具移動的位移量能夠顯示在觸摸屏上；PLC根據(jù)控制驅(qū)動器，使步進電機能夠完成對應(yīng)的運動的實現(xiàn)。在運行過程中當電機出現(xiàn)故障時，能夠自動發(fā)出急停信號，自動切斷動力電源，使設(shè)備的安全得到保障，在觸摸屏上會彈出一個窗口，故障原因?qū)崟r顯示；當設(shè)備在運行的過程中遇到緊急情況需要對其停止時，也可以使用外部的急停按鈕來對動力電源進行切斷。氣缸活塞的運動行程可以用外部傳感器來進行檢測，即氣缸送料或是夾緊到位時，磁性開關(guān)能夠檢測到信號，PLC通過獲得到的信號來驅(qū)動氣缸和電機做出對應(yīng)的運動。

五、軟件部分的設(shè)計

通過PLC編程來實現(xiàn)整個倒角機的控制部分，為了對PLC軟件的優(yōu)點充分展示，在編程過程中要通過對流程工藝和PLC指令進行系統(tǒng)的分析，用模塊化的結(jié)構(gòu)思想，對整個模塊的分解和各個模塊間的邏輯互鎖功能得以實現(xiàn)，用此完成對于整個PLC系統(tǒng)程序編制。

倒角機控制系統(tǒng)總共分成參數(shù)設(shè)置、自動運行、手動操作以及故障處理四個基本模塊：

1、手動操作：其中包括有右手動操作和左手動操作。按下左/右手動的按鈕，就能夠?qū)崿F(xiàn)左/右手動獨立運行。在此模塊使用時，倒角機可獨立實現(xiàn)所有動作，比如說，按下觸摸屏中的“快進”或者是“快退” 按鈕健，倒角機切削裝置的 “快進”或 快退”就能夠?qū)嵭小?/p>

2、自動運行：在理想工作狀態(tài)下的倒角機，都是根據(jù)此模式運行的，整個倒角工序的自動化能夠?qū)崿F(xiàn)。進入此模式時，按下觸摸屏界面上的“啟動”按鈕健，就能夠?qū)崿F(xiàn)對倒角機的往復(fù)循環(huán)運動，直到按下觸摸屏界面的“返回”或者“停止”按鈕健時，機器就能夠停止運作。此模式退出之后，倒角機的動力裝置就能夠自動返回到原始狀態(tài)，即：氣缸回退，切削裝置原點返回。

結(jié)語：高速自動倒角機根據(jù)PLC 程序的模塊化進行設(shè)計，整個系統(tǒng)的自動運行得以實現(xiàn)，根據(jù)觸摸屏的簡單界面設(shè)定，PLC中的實時數(shù)據(jù)得到顯示并對相關(guān)參數(shù)進行設(shè)置，從而對系統(tǒng)的可操作性進行提高。系統(tǒng)利用傳感器進行限位，倒角機運行時的安全可靠性能夠得到保障。用光電感應(yīng)器對工件的起始位置進行檢測，工件長度誤差和送料定位誤差進行補償，通過反饋的信號，對刀具前進的位移量進行控制，倒角的精確性就可以實現(xiàn)。

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