可變功率節(jié)能拖動(dòng)裝置的應(yīng)用

1、<p>　　可變功率節(jié)能拖動(dòng)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(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行分析，得出理論的治理對(duì)策。對(duì)可變功率節(jié)能拖動(dòng)裝置的組成和工作原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，同時(shí)能最大限度地使電機(jī)功率與抽油機(jī)負(fù)載進(jìn)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(dòng)裝置 </p><

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

3、節(jié)能拖動(dòng)裝置，取得較好的節(jié)能效果。 </p><p>　　2 電動(dòng)機(jī)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(duì)抽油機(jī)的各能耗節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析外，還必須對(duì)電動(dòng)機(jī)自身的損耗進(jìn)行分析。 </p><p>　　2.1 電動(dòng)機(jī)自身?yè)p耗分類 </p><p>　　電動(dòng)機(jī)的自身?yè)p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?cè)阼F心中產(chǎn)生的損耗，包括磁滯及渦流損耗； </p><p>　　機(jī)械損耗（）―包括通風(fēng)系統(tǒng)損耗及軸承機(jī)械摩擦損耗； </p><p>　　雜散損耗（）―除上述以外的電機(jī)損耗歸于雜散損耗（簡(jiǎn)稱雜耗），主要為漏磁場(chǎng)在金屬中的渦流損耗以

5、及氣隙中諧波磁場(chǎng)在定子鐵心和導(dǎo)體中引起的損耗等等。各種電機(jī)雜耗差別很大，一般隨負(fù)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(fù)載變動(dòng)的不變損耗與可變損耗。不變損耗包括鐵心損耗及風(fēng)摩損耗，可變損耗包括銅耗及雜耗。 </p><p>　　2.2 電機(jī)損耗分析 </p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明：異步電機(jī)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?yè)p耗所占比重也隨之增加。 </p><p>　　2.3 電機(jī)效率分析 </p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)的效率為 </b></p><p>　　通過理論分析，當(dāng)在（60%～100%）范圍變化時(shí)，電機(jī)效率較高。同時(shí)也可以看出當(dāng)電機(jī)負(fù)荷低于50%以后，電機(jī)效率急劇下降。 </p><p&

7、gt;　　因此，要提高電機(jī)負(fù)載率，就要提高電機(jī)效率；但當(dāng)電機(jī)的輸出功率基本保持不變且與裝機(jī)功率相比過小時(shí)，提高負(fù)載率的最有效的辦法就是降低電機(jī)額定功率。 </p><p>　　2.4 電機(jī)負(fù)載率與功率因數(shù)的關(guān)系 </p><p>　　可以看出，當(dāng)負(fù)載率<0.70時(shí)，功率因數(shù)下降很快。功率因數(shù)的低下不但使電動(dòng)機(jī)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(fù)載的情況下無(wú)功功率增加，功率因數(shù)變小，使得電機(jī)效率降低，造成電機(jī)能耗的浪費(fèi)。因此在實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)提高電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率，而在油田生產(chǎn)中，抽油機(jī)的負(fù)載一般是變化不大的，此時(shí)提高負(fù)載率的最直接的辦法是降低電動(dòng)機(jī)的額定功率。 </p><p>　　3 可變功率節(jié)能拖動(dòng)裝置 </p><p>　　我油田為降低機(jī)采能耗，近幾年不

9、斷試驗(yàn)應(yīng)用了不同類型的節(jié)能電機(jī)，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(jī)負(fù)載和電動(dòng)機(jī)輸出功率匹配”的原則，試驗(yàn)一種新型可變功率節(jié)能拖動(dòng)裝置。 </p><p>　　3.1 可變功率節(jié)能拖動(dòng)裝置的組成 </p><p>　　可變功率節(jié)能拖動(dòng)裝置由YCH高轉(zhuǎn)差率三相異步電動(dòng)機(jī)和電機(jī)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(dòng)機(jī) </p><p>　　根據(jù)試驗(yàn)井的負(fù)載及工作參數(shù)等情況，選取可變功率節(jié)能拖動(dòng)裝置的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YCH225-12。 </p><p>　　YCH高轉(zhuǎn)差率三相異步電動(dòng)機(jī)有以下特點(diǎn)： </p><p>　?、匐妱?dòng)機(jī)具有7%-11%的轉(zhuǎn)差率，這樣的軟啟動(dòng)特性有利于抽油機(jī)在啟動(dòng)和發(fā)生砂卡、蠟卡時(shí)減少減速箱和抽油桿所受的沖擊載荷，延長(zhǎng)抽油機(jī)

11、的使用壽命； </p><p>　?、陔妱?dòng)機(jī)具有較大的過載能力，能可靠地在額定負(fù)荷下連續(xù)運(yùn)行； </p><p>　　3.1.2 電機(jī)控制箱 </p><p>　　可變功率節(jié)能拖動(dòng)裝置的電機(jī)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(gè)能夠進(jìn)行數(shù)字化顯示的節(jié)能控制器（跟蹤、記錄電流并進(jìn)行功率切換），上有可顯示電機(jī)電流等其它參數(shù)的液晶面板；同時(shí)該電機(jī)控制箱還配備有補(bǔ)償

12、電容器，能降低電機(jī)及線路的無(wú)功損耗，提高電機(jī)功率因數(shù)。 </p><p>　　3.2 可變功率節(jié)能拖動(dòng)裝置的工作原理 </p><p>　　可變功率節(jié)能拖動(dòng)裝置電機(jī)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(duì)應(yīng)不同的輸出轉(zhuǎn)矩（額定功率）。當(dāng)電機(jī)繞組接成角形時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩最大；當(dāng)電機(jī)繞組接成延邊三角形時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩次之；當(dāng)電機(jī)繞組接成星形時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩最小。 </p&g

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

14、><p>　　安裝前5口試驗(yàn)井所用拖動(dòng)裝置均是雙速雙功率電機(jī)，均選擇低檔位、低功率狀態(tài)下運(yùn)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(wú)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(chǎng)試驗(yàn)情況 </p><p>　　2009年9月對(duì)5口試驗(yàn)井進(jìn)行更換安裝

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

16、現(xiàn)電機(jī)振動(dòng)、噪聲異常等現(xiàn)象。 </p><p>　　另外在功率變換的過程中，一個(gè)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(jī)能耗分析得知，當(dāng)電機(jī)電流下降時(shí)，電機(jī)無(wú)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(duì)比 </p><p&g

17、t;　　和安裝前對(duì)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(wú)功節(jié)電率53.23%，綜合節(jié)電率24.82%。 </p><p><b>　　5 初步認(rèn)識(shí) </b></p><p>　　1、應(yīng)用抽油機(jī)可變功率節(jié)能拖動(dòng)裝

18、置后，在電動(dòng)機(jī)額定功率降低、控制箱的無(wú)功補(bǔ)償?shù)裙餐饔孟?，電機(jī)的運(yùn)行電流減少，有功功率和無(wú)功功率損耗減少，同時(shí)電機(jī)的功率因數(shù)得到提高。 </p><p>　　2、抽油機(jī)可變功率節(jié)能拖動(dòng)裝置能有效降低抽油機(jī)的裝機(jī)功率，同時(shí)能最大限度地使電機(jī)功率與抽油機(jī)負(fù)載進(jìn)行匹配，解決大馬拉小車的問題。 </p><p>　　3、抽油機(jī)可變功率節(jié)能拖動(dòng)裝置可以直接在低檔狀態(tài)下啟動(dòng)，證明可以進(jìn)一步降低電機(jī)裝機(jī)