節能降耗技術在潛油電泵井的應用-電器技術問題解答-天津奧特泵業有限責任公司 about

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     電器技術問題解答 => 節能降耗技術在潛油電泵井的應用  
    發布日期:[2017-12-21]    共閱[1226]次
        化學工程與裝備節能降耗技術在潛油電泵井的應用仇維章靳玉權
    2(大慶油田有限責任公司第一采油廠,黑龍江大慶163257)能技
    術,以提高電泵井的排量效率和系統效率,為實現潛油電泵井整
    體節能降耗提供技術保障。
      1問題的提出潛油電泵作為一種產液量高、排量效率高、檢泵
    周期長、方便管理的機械采油方式,在油田得到廣泛地應用。但
    電泵設計配置與生產動態變化間存在不協調環節,一是電泵機組
    設計揚程單一,出廠設計揚程均為1000m;二是目前電泵井井下配
    套電動機為異步潛油電動機,功率因數小于0.8,導致無功功率
    大,能耗損失高;三是隨著潛油電泵井供排關系的變化,電泵井
    的排量與油井供液能力不相匹配,經常出現欠載或過載停機等現
    象,致使機組損壞。為了解決上述問題,現場優化潛油電泵井參
    數,應用減級泵、自動補償控制技術、永磁同步電動機技術、電
    泵變頻調速技術,以及推廣應用成熟管理技術,強化電泵井的日
    常管理,改善工作狀況,提高經濟運行能力,實現電泵井節能降
    耗的目的。
      2自動補償控制柜技術潛油電泵井自動補償控制柜技術是針對
    目前電泵井電網系統功率因數偏低,消耗無用功過高而研制的。
    其原理是利用電容與潛油電動機對電壓超前和滯后的特性,在變
    壓器輸出側安裝補償器,補償6kV側電壓與電流過大的相位角,即
    功率因數,降低電網消耗的無用功,達到節能的目的。
      機采井工作時的電能能耗主要是電動機做功實際消耗的電能
    和電流通過導線傳輸時的線路損耗(P=3I2R),簡稱線損。線損
    又由有功電流和無功電流組成。電動機消耗的電能不能減少,否
    則會影響其正常運轉。而線路損耗中的無功電流卻可以通過一定
    的方法,使其降低到最低程度,使傳輸回路上只剩下有功電流的
    線路損耗。
      自動補償控制柜的自動補償控制器是采用TI公司的混合信號
    處理器(MSP)技術,具有集成度高、測量精度高、處理速度快、
    功耗低等特點,可保證系統的可靠性和抗干擾能力。它采用數字
    信號處理算法和模型識別與預估分析算法,確保采用最優化的電
    容投切方案,自動識別故障(過壓、元件損壞等)并報警。并且
    采用監控三相電壓和三相電流,保證測量和控制的準確性和可靠
    性,能夠真正實現長時間連續穩定運行。
      自動補償控制柜主要是提高機采井的功率因數,最大限度地
    將無功電流降低到最低程度,使無功線損降低到接近為3永磁同步
    電動機技術永磁同步電動機與異步電動機相比,減少了定子電流
    和定子電阻損耗,使其效率比同規格的電動機提高2%8%.永磁同步
    電動機具有功率因數高、體積小、重量輕等特點,有利于改善電
    網供電狀況,是一種技術較成熟、工藝較穩定的節能產品。
      永磁同步電動機的功率因數達到0.95,比異步電動機的功率
    因數(0.80)高0.15,其效率為85%,比異步電動機的效率
    (80%)高5%,且轉速恒定。電動機的輸入功率降低,可降低電動
    機無功功率,取得良好的節電效果。該電動機具備自啟動能力,
    適用于90C以下井溫的環境要求。
      4變頻調速電泵機組合理的排量效率應為80%120%.三次采油技
    術的應用,電泵井產液量有較大的階段性變化,導致電泵機組某
    一段時間內在極不合理狀態下運行,嚴重影響機組壽命。同時,
    僅依靠油嘴調整產液,滿足不了油井產液量變化的需要,更換電
    泵機組投入費用又比較高。因此,為了延長潛油電泵井的檢泵周
    期,保證正常生產,可采用變頻調速技術。
      潛油電泵變頻調速技術是運用變頻控制屏和普通的潛油電泵
    機組配套調速的工藝技術,通過變頻控制屏內的變頻系統和微機
    控制系統,進行自動跟蹤改變電源頻率,從而改變電動機的轉
    速,調節多級離心泵的排量,使潛油電泵的特性和油井生產能力
    相匹配、電泵機組在最佳工作區內工作,達到減少機械及電氣故
    障、延長電泵井壽命、增產及節能的目的。變頻器頻率調節范圍
    通常為3060Hz,能使電泵額定排量范圍擴展到30%120%,擴大了潛
    油電泵的合理排量范圍。
      電泵變頻調速技術主要有高壓變頻驅動系統與中壓變頻驅動
    系統。高壓變頻驅動系統的變頻器采用高-低-高結構,即以低壓
    變頻器,配以升、降壓變壓器和輸入、輸出濾波器直接集成高壓
    變頻系統。高壓變頻系統采用的濾波器和變壓器都是針對具體應
    用專門設計的,可有效地解決高次諧波長線傳輸的問題。加配降
    壓及升壓變壓器,一次性生產投入成本有所下降。在中壓范圍
    (三相交流1300V,內實現頻率的可調,中壓變頻器通過改變頻
    率,部分電泵井不僅提高液量和油量,而且保證電泵井在合理的
    范圍內運行。
      電泵變頻調速技術具有軟啟動功能、穩壓保護功能、軟失速
    功能和控制功能。變頻器隨著頻率的逐級遞增,緩慢、平穩地啟
    動電動機;變頻器可自動控制輸向電動機的端電壓,如發生過電
    壓,變頻器可自動穩壓處理,發生欠電壓,變頻器可自動降頻處
    理;變頻器可控制機組轉矩不超過額定水平,并且可在變頻器上
    進行反轉電動機操作,確保機組正常運轉。
      控制功能包括手動控制、轉矩電流控制和間歇控制。手動控
    制是指在地面上可手動控制變頻器輸出頻率范圍,轉矩電流控制
    是指可以控制電泵井液面;間歇控制是指對液面較深、供液能力
    差的井,利用高、低頻供電自動循環方式給電動機供電。
      5變軟啟停裝置潛油電泵機組隨著運轉時間的增加,機組絕緣
    隨之下降。低絕緣狀態下電泵機組的啟停操作是造成機組損壞的
    關鍵環節。電泵井在生產過程中,由于欠過載停機、停電、線路
    檢修、測試及其它地面故障等原因不可避免地需要停機和啟機操
    作。電泵機組在全壓啟動時,啟動電流為額定電流的48倍,沖擊
    電流會造成電動機局部溫升過大,加之電泵機組結構的特殊性、
    工作環境和散熱條件的限制,高電流的啟動,嚴重影響電泵機組
    在井下的運行壽命。同時產生較大的瞬時沖擊轉矩,容易對井下
    機組造成破壞。電泵機組在全壓下停機時,電動機線圈內部將產
    生34倍的操作過電壓,對電泵機組的絕緣也會造成嚴重的破壞。
      電泵井軟啟停裝置是通過單片機控制系統,對可控硅導通角
    進行智能控制,來實現機組啟停過程中對電壓的控制。
      在電泵井啟動前設定啟動時間,使電動機工作電壓由0無級連
    續升至機組額定電壓值,減少啟動瞬間電流對機組和電纜絕緣的
    沖擊;當啟動結束時,旁通開關自動吸合,機組正常運轉。在停
    機過程中,通過調整停機時間實現軟停功能,電動機工作電壓由
    額定值無級連續降到0,避免停機過程中電壓對電動機及電纜絕緣
    造成的損壞。軟啟動器作為新一代電氣控制設備,主要采用電子
    控制技術,實現電泵軟啟、軟停、保護、監測等功能,有效地降
    低啟動沖擊電流和停機操作過電壓。
      6其它措施潛油電泵井的節能降耗,除了采取以上的技術措施
    外,還要在技術管理、生產管理等方面采取措施。例如,在曰常
    生產中,要搞好供排關系的協調,使潛油電泵排量特性與油井的
    供液能力相匹配,或采取油井轉注,關高含水井等措施調整平面
    矛盾;還要加強電泵井的動態管理,根據油井的產液、壓力、液
    面、電流、電壓等參數的變化,采用“隨變隨調”,及時改變電
    泵井的生產參數,減少故障停機,提高電泵井的運行效率。
      7取得認識三潛油電泵具有其它舉升方式無法比擬的技術優
    勢,但能耗高及檢泵費用高依然制約著潛油電泵井的發展。采取
    優化參數設計技術、自動補償控制柜技術、永磁同步電動機技
    術、變頻調速技術等電泵節能降耗技術,解決電泵揚程偏大、機
    組故障頻繁發生、功率因數低、運行效率低等問題,可提高潛油
    電泵井的適應能力,進一步拓展潛油電泵井的應用空間。
     
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