可變功率節(jié)能拖動裝置的應(yīng)用

1、<p>　　可變功率節(jié)能拖動裝置的應(yīng)用</p><p>　　[摘 要]為了解決油田生產(chǎn)中存在的“大馬拉小車”現(xiàn)象，本文首先從理論上對電動機進行分析，得出理論的治理對策。對可變功率節(jié)能拖動裝置的組成和工作原理進行了簡單介紹，同時能最大限度地使電機功率與抽油機負載進行匹配，解決大馬拉小車的問題。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]功率可變 節(jié)能 拖動裝置 </p><

2、;p>　　中圖分類號：G52 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）25-0275-01 </p><p><b>　　1 前言 </b></p><p>　　為了改變抽油機拖動裝置存在的“大馬拉小車”現(xiàn)象，減少機采能耗，我油田應(yīng)用了不同種類的電機，但節(jié)能效果都不理想，為了解決這一問題，開展了電動機能耗分析，找出真正節(jié)能的關(guān)鍵，現(xiàn)場試驗可變功率

3、節(jié)能拖動裝置，取得較好的節(jié)能效果。 </p><p>　　2 電動機能耗理論分析 </p><p>　　為了真正了解油田生產(chǎn)“大馬拉小車”現(xiàn)象的關(guān)鍵，除了對抽油機的各能耗節(jié)點進行分析外，還必須對電動機自身的損耗進行分析。 </p><p>　　2.1 電動機自身損耗分類 </p><p>　　電動機的自身損耗主要包括以下四部分： </p

4、><p>　　基本銅耗（）―由交流電樞繞組的相電流和相電阻引起； </p><p>　　基本鐵心損耗（）―由于磁通交變在鐵心中產(chǎn)生的損耗，包括磁滯及渦流損耗； </p><p>　　機械損耗（）―包括通風系統(tǒng)損耗及軸承機械摩擦損耗； </p><p>　　雜散損耗（）―除上述以外的電機損耗歸于雜散損耗（簡稱雜耗），主要為漏磁場在金屬中的渦流損耗以

5、及氣隙中諧波磁場在定子鐵心和導(dǎo)體中引起的損耗等等。各種電機雜耗差別很大，一般隨負載增大，雜耗約與電流平方成正比。 </p><p>　　以上四類損耗可以分成兩部分，即不隨負載變動的不變損耗與可變損耗。不變損耗包括鐵心損耗及風摩損耗，可變損耗包括銅耗及雜耗。 </p><p>　　2.2 電機損耗分析 </p><p>　　現(xiàn)場試驗表明：異步電機的損耗一般占額定功率的

6、6%左右，并且隨著額定功率的增大，其自身損耗所占比重也隨之增加。 </p><p>　　2.3 電機效率分析 </p><p><b>　　電動機的效率為 </b></p><p>　　通過理論分析，當在（60%～100%）范圍變化時，電機效率較高。同時也可以看出當電機負荷低于50%以后，電機效率急劇下降。 </p><p&

7、gt;　　因此，要提高電機負載率，就要提高電機效率；但當電機的輸出功率基本保持不變且與裝機功率相比過小時，提高負載率的最有效的辦法就是降低電機額定功率。 </p><p>　　2.4 電機負載率與功率因數(shù)的關(guān)系 </p><p>　　可以看出，當負載率<0.70時，功率因數(shù)下降很快。功率因數(shù)的低下不但使電動機本身能耗有所增加，而且給電網(wǎng)造成了附加損耗，降低了電網(wǎng)容量和變壓器設(shè)備的利用

8、率。 </p><p>　　從以上分析得知，輕負載的情況下無功功率增加，功率因數(shù)變小，使得電機效率降低，造成電機能耗的浪費。因此在實際應(yīng)用過程中，應(yīng)提高電動機的負載率，而在油田生產(chǎn)中，抽油機的負載一般是變化不大的，此時提高負載率的最直接的辦法是降低電動機的額定功率。 </p><p>　　3 可變功率節(jié)能拖動裝置 </p><p>　　我油田為降低機采能耗，近幾年不

9、斷試驗應(yīng)用了不同類型的節(jié)能電機，雖然都取得了一定的節(jié)能效果，但都沒有從根本上解決“大馬拉小車”的問題。本著“抽油機負載和電動機輸出功率匹配”的原則，試驗一種新型可變功率節(jié)能拖動裝置。 </p><p>　　3.1 可變功率節(jié)能拖動裝置的組成 </p><p>　　可變功率節(jié)能拖動裝置由YCH高轉(zhuǎn)差率三相異步電動機和電機控制箱兩部分組成。 </p><p>　　3.1

10、.1 YCH高轉(zhuǎn)差率三相異步電動機 </p><p>　　根據(jù)試驗井的負載及工作參數(shù)等情況，選取可變功率節(jié)能拖動裝置的電動機型號為YCH225-12。 </p><p>　　YCH高轉(zhuǎn)差率三相異步電動機有以下特點： </p><p>　　①電動機具有7%-11%的轉(zhuǎn)差率，這樣的軟啟動特性有利于抽油機在啟動和發(fā)生砂卡、蠟卡時減少減速箱和抽油桿所受的沖擊載荷，延長抽油機

11、的使用壽命； </p><p>　　②電動機具有較大的過載能力，能可靠地在額定負荷下連續(xù)運行； </p><p>　　3.1.2 電機控制箱 </p><p>　　可變功率節(jié)能拖動裝置的電機控制箱與普通控制箱的最大區(qū)別在于內(nèi)部裝配了一個能夠進行數(shù)字化顯示的節(jié)能控制器（跟蹤、記錄電流并進行功率切換），上有可顯示電機電流等其它參數(shù)的液晶面板；同時該電機控制箱還配備有補償

12、電容器，能降低電機及線路的無功損耗，提高電機功率因數(shù)。 </p><p>　　3.2 可變功率節(jié)能拖動裝置的工作原理 </p><p>　　可變功率節(jié)能拖動裝置電機繞組的三種連接方式，分別是星形、角形和延邊三角形，不同的連接方式對應(yīng)不同的輸出轉(zhuǎn)矩（額定功率）。當電機繞組接成角形時，輸出轉(zhuǎn)矩最大；當電機繞組接成延邊三角形時，輸出轉(zhuǎn)矩次之；當電機繞組接成星形時，輸出轉(zhuǎn)矩最小。 </p&g

13、t;<p>　　該節(jié)能拖動裝置利用控制箱里的數(shù)字化節(jié)能控制器來實現(xiàn)高、中、低三種輸出轉(zhuǎn)矩形式的自動變換。啟動時運行狀態(tài)為高功率形式，啟動后由數(shù)字化節(jié)能控制器檢測抽油機運行負載和電流，并根據(jù)電機的負載電流的大小，自動選擇一種與負載最佳的功率匹配形式運行。 </p><p>　　4 可變功率節(jié)能拖動裝置的應(yīng)用情況及效果 </p><p>　　4.1 安裝前試驗井情況 </p

14、><p>　　安裝前5口試驗井所用拖動裝置均是雙速雙功率電機，均選擇低檔位、低功率狀態(tài)下運行，平均上、下電流為11.3、11.1A，平均消耗功率為3.39 kW，功率利用率為35.7%，平均無功功率13.36kvar，平均功率因數(shù)0.25，平均系統(tǒng)效率為4.35%。 </p><p>　　4.2 現(xiàn)場試驗情況 </p><p>　　2009年9月對5口試驗井進行更換安裝

15、可變功率節(jié)能拖動裝置，安裝后試驗井均能順利啟動，產(chǎn)量保持穩(wěn)定。 最初啟動時，數(shù)字化節(jié)能控制器的液晶面板上對應(yīng)高檔指示燈亮，說明啟動時為高檔功率（10kW）；運行一段時間后（現(xiàn)場觀察平均時間為1分鐘），電機發(fā)出一聲清晰的轉(zhuǎn)矩切換響聲，液晶面板上對應(yīng)中檔指示燈亮，說明電機已轉(zhuǎn)換為中檔功率（6.8kW）；大約再過1分鐘后電機自動切換到小功率（4.6kW）運行，并最終在此功率下穩(wěn)定運行，整個功率切換過程中，電機轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定，沖次保持不變，沒有出

16、現(xiàn)電機振動、噪聲異常等現(xiàn)象。 </p><p>　　另外在功率變換的過程中，一個明顯變化就是上下電流值的變化：在功率由高到低的變換中，電流值也在一直變小。 </p><p>　　由之前的電機能耗分析得知，當電機電流下降時，電機無功功率降低，視在功率也隨之降低，功率因數(shù)相應(yīng)就升高。 </p><p>　　4.3 安裝前后效果對比 </p><p&g

17、t;　　和安裝前對比，上下電流分別下降7.7A、7.9A，沉沒度上升0.87m，功率利用率提高24.3%，系統(tǒng)效率上升3.07%，消耗功率下降0.63kW，平均單井日節(jié)電15.12kWh，有功節(jié)電率為18.58%，無功節(jié)電率53.23%，綜合節(jié)電率24.82%。 </p><p><b>　　5 初步認識 </b></p><p>　　1、應(yīng)用抽油機可變功率節(jié)能拖動裝

18、置后，在電動機額定功率降低、控制箱的無功補償?shù)裙餐饔孟?，電機的運行電流減少，有功功率和無功功率損耗減少，同時電機的功率因數(shù)得到提高。 </p><p>　　2、抽油機可變功率節(jié)能拖動裝置能有效降低抽油機的裝機功率，同時能最大限度地使電機功率與抽油機負載進行匹配，解決大馬拉小車的問題。 </p><p>　　3、抽油機可變功率節(jié)能拖動裝置可以直接在低檔狀態(tài)下啟動，證明可以進一步降低電機裝機