油田抽油机电机集中直流供电节能控制装置的推广应用
新疆油田 洪攀 初春生 张军
摘要:
多年来，我国油田行业生产的各种抽油机电机节能产品已达十余种，但节能效果都不十分的理想。本文提出了油井抽油机电机采用专用直流供电回馈节能控制技术及功能特点的理念，对其关键技术和应用加以具体说明，展现了该技术良好的应用前景。力图从根本上解决抽油机电机的反发电问题和泵效低的问题。
关键词: 油井抽油机直流供电 反电势回馈控制交流电量 逆变器调速
一、 目前油井抽油机电动机运行状态分析
目前，在我国油田井区使用的各种抽油机电动机,一般根据实用节能产品已达十余种，但节能效果都不理想。目前，有的井区采用三速电动机，实质上只是靠操作人员现场经验，判断该井号产油的情况，将电动机转速调整到某一固定值，可依然存在冲程无法任意调节，启动电流大的老问题。有的井区采用了变频器技术,但由于没有从根本上处理好抽油机的反发电问题,使所用的变频器在50Hz不降频运行时,测试的结果一律为不节能(反而多耗能),最终不能得到广泛应用。此次技术改造的目的从节能角度来讲，可充分的将反发的电量反馈给电网，在50Hz不降频运行时就保证有7﹪—10﹪的有功节电率，这个指标在国内外于领先地位；当运行频率下降到35Hz时，节电率可达15%—20%以上；功率因数由原来的0.35提高到0.86以上。
二、 关键节能技术应用
1、节能技术——集中直流母线供电
在某台变压器输出端将交流电集中转换为直流电，利用现有输电线路分别供电到各井口，在井口采用变频技术以交流电方式给井口电机供电。这种方式解决了低压交流电网线损及低压电网污染，可以节约有功5%并提高井口电机寿命。
2、节能技术——变频节能
实践证明采用变频技术在单井上是能够节电的，关键是参数设置及调整。实践证明采用变频技术在单井上综合节能效果是可以达到10%至20%，具体视油井应用现场环境而定。但仅此一项还不足以达到投资匹配，还需要继续挖掘。
普通的变频器，一般采用增加一只大功率的线绕电阻吸收的方法将反发电的电量白白消耗掉，没有将反发电能再回馈到电网上。这一点也是长期难以解决的技术难题，但这也是节电的一个重要环节。
3、节能技术——反发电回馈电网
由于采用集中直流母线供电方式给各井口装置供电，应用直流母线阀值检测单元及回馈单元，随时控制抽油机反发电量回馈到电网。当抽油机反发电量回馈量占标准值（430Vdc）10%时，节电率就为电动机实际功率的10%；反发电越明显的井，节电效果越明显。
根据理论计算反发电回馈可以节电16%至25%，实际节电不低于10%至20%，视现场具体环境而定。
4、节能技术——综合节能与投资回报
本项目采用成熟技术集成，应用先进器件，同时实现三种节能方式，综合节能效率高；同时投资成本低，平均单井成本不超过16000元，特别是对于以小功率电机为主的采油厂，三年收回全部投资，综合节电效率达到20%以上。此方案用于大功率电机上，其节能效果更加显著而成本则不必同比增长。应用前景规模庞大，为油田单井采油节电带来突破性变革。
三、 抽油机集中直流供电节能装置的发展趋势探讨分析
抽油机电机集中直流总母线供电及位能反馈闭环控制的应用是一项飞跃的技术革新，其发展趋势可以探讨如下：
1、直接起动不带保护的抽油机电机控制方案将快速退出历史舞台 。由于这种控制方案的前述弊端，已不在大、中油田的采油企业中使用，地方油田将很快淘汰这种抽油机控制设备。
2、 为保护抽油机电机不被烧坏，所以具有软起动、缺相、过载保护及功率因数补偿的带有智能化控制的抽油机电控设备将获得大面积推广和使用，应特别强调的是这种直流供电控制设备弥补了以往电控设备的诸多不足之处。
3、 保持电机转速稳定，按抽油机负载调整输入侧三相交流电压，同时有功率因数补偿环节，可极大的减小抽油机工作中拖动电机的损耗，实现很好的节能效果 。
4． 实现多台抽油机的集中直流供电和位能综合平恒控制是未来几年内抽油机节能装置的一个研究热点，它将代表着抽油机电机节能装置的发展方向。
5． 抽油机直流供电装置从结构形式看，在一个变压器二次侧安装一套整流装置，利用原交流供电线路放射方式向各单井直流供电。在单井上分别安装逆变装置给单井变频供电，实现自动调速。这种装置比以往装置体积更加缩小、更便于维修和散热，其控制和性能将更加智能化，更加适合油田使用的方向发展。
四、 实施原则
1. 采用创新、先进和成熟的技术及进口组件；
2. 满足实时检测直流母线电压阀值调节变压器一次侧供电电压，达到理想的节能效果；
3. 系统具有高可靠性，可用率达100％；
4. 维护方便。
五、适应环境：
本装置遵照安全，可靠，经济合理和现场适用的原则进行设计，考虑到油田野外环境恶劣，冬夏温差大，风沙、尘暴多的特点，设计了双层密封隔热（保温）控制柜，且具有防盗功能，外壳防护等级为IP44。柜内设计有强迫风冷系统，可以将柜内热量排出，而外面的热 |
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