可变功率节能拖动装置的应用

2022-09-11

一、可变功率节能拖动装置

抽油机作为油田主要的耗能设备之一, 在生产原油的同时也消耗了大量的电能。随着油田开发进入高含水后期, 油井井数不断增加、液量逐渐下降, 机采节能形势不容乐观。近年来萨北油田为降低机采能耗、节约能源, 不断试验应用了各种不同类型的节能电机, 由于抽油机工作时为脉动负荷和重负荷启动, 它所配用的电机必须有较高的启动转矩, 而目前与抽油机配套普遍采用的Y系列电机由于启动转矩偏低, 配套时不得不提高电机容量以满足启动的需要, 这样势必造成电机安装容量过大, 使电机常常处于轻载运行造成“大马拉小车”的问题。本着“抽油机负载和电动机输出功率匹配”的原则, 试验一种新型可变功率节能拖动装置。

1. YCH高转差率三相异步电动机

YCH高转差率三相异步电动机有以下特点:

(1) 电动机的转差率达到7%-11%, 具有转差率高、启动力矩大, 过载能力强、运行特性平滑、堵转电流小、堵转力矩大, 节能效果显著的特点;

(2) 电动机能可靠地在额定负荷下连续运行, 具有较大的过载能力;

(3) 该装置具有高低压断相、过载、短路、过热等多项保护功能, 及电流跟踪指示、线路停电恢复供电后延时自启等功能;

(4) 超高转差率电机可以通过降低转速降低载荷的峰值, 就可以用小容量的电机取代大容量的普通电机, 避免大马拉小车, 取得良好的匹配, 电机固定损耗及可变损耗均大大降低。

可变功率节能拖动装置的电机控制箱的最大特点是在其内部安装了一个能够在液晶面板上显示基础参数的节能控制器, 这种跟踪器具有跟踪、记录电流和进行功率切换的作用;此装置能够真正实现软启动, 减少对电网的冲击。

2. 可变功率节能拖动装置的工作原理

可变功率节能拖动装置的电机根据不同的绕组方式改变其输出扭矩, 即高、中、低三种形式。当启动高功率形式时, 数字化节能控制器将会自动检测抽油机运行时的负载和电流, 并根据不同情况, 数字化节能控制器会自动将电源自动切换到与电机匹配的最佳运行形式。如果电机在小功率运行期间, 工况发生变化, 那么抽油机控制器就会将电源切换回电机的大功率状态。数字化节能控制器在整个功率变换过程中电机转速始终保持稳定, 这种数字化控制器相当于汽车里的“变速箱”。使抽油机始终保持抽汲平衡, 增加泵效, 这不但可以降低电机的定子励磁电流, 使得电机绕组的供电线路的损耗减少, 有效地避免电机的电能浪费, 提高了电机的利用效率。

二、可变功率节能拖动装置的实验分析

1. 现场试验情况

2013年5月对4口抽油机井更换安装可变功率节能拖动装置, 安装后试验井均能正常启动, 产量保持稳定状态。最初启动时, 数字化节能控制器的液晶面板上对应高档指示灯亮, 说明启动时为高档功率 (10k W) ;运行一段时间后 (现场观察平均时间为1分钟) , 电机发出一声清晰的转矩切换响声, 液晶面板上对应中档指示灯亮, 说明电机已转换为中档功率 (6.8k W) ;大约再过分钟后电机自动切换到小功率 (4.6k W) 运行, 并最终在此功率下稳定运行, 整个功率切换过程中, 电机转速保持稳定, 冲次保持不变, 没有出现电机振动、噪声异常等现象。