《抽油机节能装置的相关分析》
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[摘 要]从抽油机节能装置系统设计原理出发,在分析其功能特点相关内容基础上,以试验效果的方式,对该装置的实际效果进行研究,希望分析后能够促进油田开采工作的发展.
[关键词]抽油机；节能装置；思考分析
中图分类号：P635 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0067-01
0前言
当前我国的油田大部分还都沿用游梁式抽机有杆泵的方式来进行采油施工,但是因为具体的施工状况以及启动过程的需要,所以在开采中需要配置有大功率的电动机,导致很多油田中都存在有功率浪费的情况.这种情况的普遍存在,给我国的电能浪费存在较大的影响[1].采取什么方式可以更好的改进油田抽油机的运行方式,提升电能利用率,充分的保证我国油田电网运行更加的稳定,并且实现供电质量的提升,实现完全的自动化操作,这对于油田技术的发展都是非常有益的.
1系统设计
1.1原理
抽油机专用六合一节能系统主要是通过使用先进电力电子技术与电力电气元件,经过大量的实践总结以及施工操作中可以更好的实现转速控制、能量回网以及无功补偿等等方面,还能够实现远程控制,整体的性能都会有所提升.在不会给油田产量造成严重影响的前提下可以根据需要来提升运行效率,并且实现降低开采成本,保证整个油田电网的供电质量都能够有所提升,积极的促进了我国油田开采事业的发展和进步.
六合一节能系统的工作原理图详见图1所示,从下图中也可以看出其主要的组成部分就是交直三相整流变换器以及直交三相逆变器所组成.
图1 六合一节能装置
六合一节能系统的控制部分选择使用的是TI德州仪器 DSP控制芯片 TMS320 F28335,外部结构中安装有AD7656采样芯片结构,可以直接采集电网、抽油机内的电动机信号,还能够获取内部中的直流母线电压信号装置,从而可以更好的进行瞬时无功理论和空间矢量算法的方式来得出有功功率、无功功率、谐波电流等等参数,以IGBT来进行开关部分的控制,从而可以实现四象限变频转速控制、再生能量返回电网以及实现精确无功补偿等等方面.电网一侧中的交直整流变换器中可以选择使用PWM控制技术,可以适当的调节该侧的功率因素,通常可以按照单位因数为1进行设计；通过实现能量双向流动高效回馈电网,能够有效的方式抽油机在运行中的再生制动系统能量过高的问题,从而造成了泵升电压损坏装置内开关器件和直流电容的现象存在,使得整个系统运行非常的稳定.在实际操作中,通过使用电流控制策略和方法来进行PWM整流器的直接对各个功率开关部件IGBT部分的断开控制,其频率通常需要设定为5～15 kHz范围,从网侧输入电流实现正弦化；直接将整个输出电流的幅值和相位进行控制,从而可以保证其与电压相位相同,也就是实现单位功率因数为1的运行方式.因为开关频率较高,输出的电流具备较高的平滑性,系统内部与电网实施交换的电流也会因为开关频率较高而产生高次谐波分量,从而可以将内部的滤除掉,不会给电网造成污染问题[2],对于电网设备与其他电子设备中不会产生谐波污染,此时可以提升供电质量,降低对于電网结构部分所造成的损坏.
1.2功能特点
本结构主要特点如下：
1）抽油机采用六合一的方式直接与电网连接,电网一侧的交直三相整流其可以通过控制方式来使得功率因数改变,此时可以达到无功补偿的效果.通常情况下,将控制因数都控制在1的情况下来实现有效的控制.
2）电动机通过使用抽油机六合一节能系统来进行运行速度调整的时候,电动机在发电运行的情况之下所产生的再生能力可以在实施PWM脉冲的作用之下,将整个能量高功率因素直接回馈到交流电网中,从而可以实现了能量的双向运行,以满足整个系统的能量供应需要.
3）电网侧交直三相的整流变换器的母线电压可以进行精确的控制,还能够确保运行的稳定性,其不也不会受到电网电压波动的影响,可以为负载一侧的直交三相电压逆变器供应非常稳定的电源,以确保交变电压运行的稳定性,以防止电网在运行的过程中会造成电动机运行方面的稳定性无法保证而使得系统不能正常工作.
1.3远程监控系统
抽油机六合一节能系统在节能效果方面可以与数字化油田系统连接上.该系统的应用可以更好的将整个系统都能够实现节能应用,建立更加完善的管理系统,再应用无线通讯技术将采油厂管理平台与抽油机现场施工实现有效的对接和数据传输,从而可以更好的实现信息的控制和系统管理.应用了六合一节能装置之后可以将整个监控系统进行更好的连接,系统性能也会有所提升,具体的结构构造详见图2所示.六合一节能系统的装置的传输可以使用多种方式,当前信息技术发展速度较快,多数都采用无线通讯、G网络以及3G网络进行传输,实现了数据的全覆盖和管理,更好的进行设备的监控和管理,以现场的实际情况来选择更加合适的通讯方式,实时远程监控,从而可以降低劳动强度,提高了控制效果,更好的满足了管理的需要.
2试验效果分析
为了能够更好的保证最终的运行效果满足需要,制作了1台试验机器,在某油田中实施装置系统的设计和运行,从而可以更好的掌握整个系统的运行状态,以了解最终的效果是否能够满足要求.该试验结束之后可以确定,抽油机在未实施电网电压平均值时即为349.8V.为了更好的测试节能效果,可以按照我国国家标准的规定来进行适当的计算和调整,然后确定了在同等液量的情况,其系统的节能效果可以达到了34.9%,效果可以满足实际的需要,整个油田资源利用率有了较大的提升.
经过现场试验可以发现,抽油机在进行工频运行的过程中,功率因素较低,整个测试时间之间平均数可以达到0.462,抽油机在整个运行阶段中需要较大的无功功率,这就导致了整个用电线路中存在有配电变压器损失过大的情况存在,这就导致了输电设备存在较大的压降,末端电压过低,一般为340V左右,导致了整个设备都无法正常工作且供电质量难以保证.抽油机采取了六合一系统的运行中,测试过程中的功率因素可以保证其功率因素会大于0.98,这样可以更好的降低无功功率的损耗,还能够提高末端的电压；在351V电压,将电压根据需要提升10V左右,可以有效的降低线路的损耗,提升电路的运行效率.经过在系统中选择使用六合一节能系统可以更好的带动抽油机运行,同时可以有效的降低对于电网交换电流的影响,可以达到67.5%.工频在运行中的36A左右出下降到12A左右,无功功率可以下降达到0,效果非常明显.
3结论
总而言之,抽油机是整个油田系统中非常重要的结构部分,负载比较大,应用六合一节能系统可以更好的提升电能利用率,降低能源消耗,特别是无功功率方面.同时,在实践过程中,它可以结合具体的实际情况来适当的调节转速部分,提升整个线路的运输电能能力,使得整个配电系统效率有所提升.并且根据油井运行情况来适当的提升抽油机的冲速,使得整个部分的运行效果最佳.
参考文献：
[1]马军鹏,郭怀玉,鲍远敦,许慧玲.常规抽油机节能改造新技术的研究和应用[J].青海石油. 2006（02）.
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相关分析引用文献:
