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迈凯诺KE300A变频器在游梁式抽油机的应用

迈凯诺KE300A变频器在游梁式抽油机的应用

一、引言


 能源是现代工业生命的基础,石油依然是工业的主要能源。随着中国经济的飞速发展,我国石油消费量显著增加,国际石油价格也处于不断的波动中,石油天然气等能源产业在国家经济产业中的地位越来越高,广泛影响着我国经济的发展。有效控制生产过程中的关键技术环节,提高油气生产的工作效率,降低能耗,提升油田的整体信息化是目前石油开采作业的发展趋势。

二、游梁式抽油机情况


 游梁式抽油机运动为反复地上下提升,一个冲程提升一次,其动力来自于电动机带动的两个重量相当大的平衡块,当平衡块提升时,将采油机杆送入井中,平衡块下降时,采油杆提出带油至井口。由于电机转速一定,在滑块下降过程中,负荷减轻,电机拖动产生的能量无法被负载吸引,导致电机进入再生发电状态,将多余的能量反馈到电网,引起主回路母线电压的升高,势必会对整个电网产生冲击,导致电网供电质量下降,功率因数降低,频繁的高压冲击会损坏电机,缩短电机寿命、维护量加大。


       另一方面游梁式抽油机为了克服大的起动转矩,采用的电动机远远大于实际所需功率,工作时电动机的利用率一般在20%~30%之间,最高不会超过50%,电动机经常处于轻载状态,造成了电动机资源的浪费。并且抽油机的工作情况是连续变化的,这些都取决于地底下的状态,若始终处于工频运行,势必也会造成电能的浪费。为了节能,提高电动机的工作效率,需进行变频改造。


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图1游梁式抽油机

三、方案介绍


 为了回馈再生能量,提高效率,采用能量回馈装置,将再生能量回馈电网。所谓能量回馈装置,其实就是一台有源逆变器。按采用的功率开关器件的不同又可以分为晶闸管(SCR)有源逆变器及绝缘栅双极型晶体管(IGBT)逆变器两种,它们的共同特点是可以将变频器直流回路的电压反馈到电网。


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图2变频器+能量回馈单元

1、方案特点

    通过油田现场测试的抽油机的示功图表明变频器组成数字化抽油机运行良好,抽油机工作在最佳的状态。变频器作为控制的解决方案在数字化抽油机应用中有如下优点:

    (1)、变频解决方案,可以根据现场油井负荷大小使抽油机达到最佳的平衡状态,根据油井的产液     量使抽油机工作在合理的冲次,并根据油井工况对抽油机进行有效的保护;从而最大限度的使抽油机的运行参数与油井参数相一致,发挥抽油机的工作能力,实现低碳开发和节能开采;

    (2)、变频器内置的通讯功能,提供RS485通讯接口,使之与RTU控制模块的通讯连接更加简便;

    (3)、模块化设计,系统的维护更加简单;

    (4)、变频器具有短路、过载、过压、缺相、失速等多种保护和故障输出功能,能有效保证系统安全高效的运行;

    (5)、可以通过站控平台有效实现变频器的参数调整及管理要求,实现真正意义上的井场无人值守。


2、客户反馈

       长庆油田某采油厂2012年使用能量回馈式电磁调速电动机135台。经测试其平均吨液有功节电率为32%,平均吨液无功节电率为43%,功率因数平均提高0.21,综合节电率为35%。形成年节电能力456万千瓦时,年节电效益320万元。


四、结束语


 迈凯诺KE300A系列变频器以其优越的性能在油田的节能改造中发挥着重要作用,在井场长时间的运行受到一线员工的好评,由它带来的无级调速大大降低了现场冲次调节的作业强度和时间,其能量回馈功能使其节能达到最优化。随着油田数字化、信息化的推广,KE300A系列变频器必将在抽油机的节能改造中发挥越来越重要的作用。