节能降耗技术在潜油电泵井的应用-电器技术问题解答-天津奥特泵业有限责任公司 about

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 电器技术问题解答 => 节能降耗技术在潜油电泵井的应用  
发布日期:[2017-12-21]    共阅[1444]次
    化学工程与装备节能降耗技术在潜油电泵井的应用仇维章靳玉权
2(大庆油田有限责任公司第一采油厂,黑龙江大庆163257)能技
术,以提高电泵井的排量效率和系统效率,为实现潜油电泵井整
体节能降耗提供技术保障。
  1问题的提出潜油电泵作为一种产液量高、排量效率高、检泵
周期长、方便管理的机械采油方式,在油田得到广泛地应用。但
电泵设计配置与生产动态变化间存在不协调环节,一是电泵机组
设计扬程单一,出厂设计扬程均为1000m;二是目前电泵井井下配
套电动机为异步潜油电动机,功率因数小于0.8,导致无功功率
大,能耗损失高;三是随着潜油电泵井供排关系的变化,电泵井
的排量与油井供液能力不相匹配,经常出现欠载或过载停机等现
象,致使机组损坏。为了解决上述问题,现场优化潜油电泵井参
数,应用减级泵、自动补偿控制技术、永磁同步电动机技术、电
泵变频调速技术,以及推广应用成熟管理技术,强化电泵井的日
常管理,改善工作状况,提高经济运行能力,实现电泵井节能降
耗的目的。
  2自动补偿控制柜技术潜油电泵井自动补偿控制柜技术是针对
目前电泵井电网系统功率因数偏低,消耗无用功过高而研制的。
其原理是利用电容与潜油电动机对电压超前和滞后的特性,在变
压器输出侧安装补偿器,补偿6kV侧电压与电流过大的相位角,即
功率因数,降低电网消耗的无用功,达到节能的目的。
  机采井工作时的电能能耗主要是电动机做功实际消耗的电能
和电流通过导线传输时的线路损耗(P=3I2R),简称线损。线损
又由有功电流和无功电流组成。电动机消耗的电能不能减少,否
则会影响其正常运转。而线路损耗中的无功电流却可以通过一定
的方法,使其降低到最低程度,使传输回路上只剩下有功电流的
线路损耗。
  自动补偿控制柜的自动补偿控制器是采用TI公司的混合信号
处理器(MSP)技术,具有集成度高、测量精度高、处理速度快、
功耗低等特点,可保证系统的可靠性和抗干扰能力。它采用数字
信号处理算法和模型识别与预估分析算法,确保采用最优化的电
容投切方案,自动识别故障(过压、元件损坏等)并报警。并且
采用监控三相电压和三相电流,保证测量和控制的准确性和可靠
性,能够真正实现长时间连续稳定运行。
  自动补偿控制柜主要是提高机采井的功率因数,最大限度地
将无功电流降低到最低程度,使无功线损降低到接近为3永磁同步
电动机技术永磁同步电动机与异步电动机相比,减少了定子电流
和定子电阻损耗,使其效率比同规格的电动机提高2%8%.永磁同步
电动机具有功率因数高、体积小、重量轻等特点,有利于改善电
网供电状况,是一种技术较成熟、工艺较稳定的节能产品。
  永磁同步电动机的功率因数达到0.95,比异步电动机的功率
因数(0.80)高0.15,其效率为85%,比异步电动机的效率
(80%)高5%,且转速恒定。电动机的输入功率降低,可降低电动
机无功功率,取得良好的节电效果。该电动机具备自启动能力,
适用于90C以下井温的环境要求。
  4变频调速电泵机组合理的排量效率应为80%120%.三次采油技
术的应用,电泵井产液量有较大的阶段性变化,导致电泵机组某
一段时间内在极不合理状态下运行,严重影响机组寿命。同时,
仅依靠油嘴调整产液,满足不了油井产液量变化的需要,更换电
泵机组投入费用又比较高。因此,为了延长潜油电泵井的检泵周
期,保证正常生产,可采用变频调速技术。
  潜油电泵变频调速技术是运用变频控制屏和普通的潜油电泵
机组配套调速的工艺技术,通过变频控制屏内的变频系统和微机
控制系统,进行自动跟踪改变电源频率,从而改变电动机的转
速,调节多级离心泵的排量,使潜油电泵的特性和油井生产能力
相匹配、电泵机组在最佳工作区内工作,达到减少机械及电气故
障、延长电泵井寿命、增产及节能的目的。变频器频率调节范围
通常为3060Hz,能使电泵额定排量范围扩展到30%120%,扩大了潜
油电泵的合理排量范围。
  电泵变频调速技术主要有高压变频驱动系统与中压变频驱动
系统。高压变频驱动系统的变频器采用高-低-高结构,即以低压
变频器,配以升、降压变压器和输入、输出滤波器直接集成高压
变频系统。高压变频系统采用的滤波器和变压器都是针对具体应
用专门设计的,可有效地解决高次谐波长线传输的问题。加配降
压及升压变压器,一次性生产投入成本有所下降。在中压范围
(三相交流1300V,内实现频率的可调,中压变频器通过改变频
率,部分电泵井不仅提高液量和油量,而且保证电泵井在合理的
范围内运行。
  电泵变频调速技术具有软启动功能、稳压保护功能、软失速
功能和控制功能。变频器随着频率的逐级递增,缓慢、平稳地启
动电动机;变频器可自动控制输向电动机的端电压,如发生过电
压,变频器可自动稳压处理,发生欠电压,变频器可自动降频处
理;变频器可控制机组转矩不超过额定水平,并且可在变频器上
进行反转电动机操作,确保机组正常运转。
  控制功能包括手动控制、转矩电流控制和间歇控制。手动控
制是指在地面上可手动控制变频器输出频率范围,转矩电流控制
是指可以控制电泵井液面;间歇控制是指对液面较深、供液能力
差的井,利用高、低频供电自动循环方式给电动机供电。
  5变软启停装置潜油电泵机组随着运转时间的增加,机组绝缘
随之下降。低绝缘状态下电泵机组的启停操作是造成机组损坏的
关键环节。电泵井在生产过程中,由于欠过载停机、停电、线路
检修、测试及其它地面故障等原因不可避免地需要停机和启机操
作。电泵机组在全压启动时,启动电流为额定电流的48倍,冲击
电流会造成电动机局部温升过大,加之电泵机组结构的特殊性、
工作环境和散热条件的限制,高电流的启动,严重影响电泵机组
在井下的运行寿命。同时产生较大的瞬时冲击转矩,容易对井下
机组造成破坏。电泵机组在全压下停机时,电动机线圈内部将产
生34倍的操作过电压,对电泵机组的绝缘也会造成严重的破坏。
  电泵井软启停装置是通过单片机控制系统,对可控硅导通角
进行智能控制,来实现机组启停过程中对电压的控制。
  在电泵井启动前设定启动时间,使电动机工作电压由0无级连
续升至机组额定电压值,减少启动瞬间电流对机组和电缆绝缘的
冲击;当启动结束时,旁通开关自动吸合,机组正常运转。在停
机过程中,通过调整停机时间实现软停功能,电动机工作电压由
额定值无级连续降到0,避免停机过程中电压对电动机及电缆绝缘
造成的损坏。软启动器作为新一代电气控制设备,主要采用电子
控制技术,实现电泵软启、软停、保护、监测等功能,有效地降
低启动冲击电流和停机操作过电压。
  6其它措施潜油电泵井的节能降耗,除了采取以上的技术措施
外,还要在技术管理、生产管理等方面采取措施。例如,在曰常
生产中,要搞好供排关系的协调,使潜油电泵排量特性与油井的
供液能力相匹配,或采取油井转注,关高含水井等措施调整平面
矛盾;还要加强电泵井的动态管理,根据油井的产液、压力、液
面、电流、电压等参数的变化,采用“随变随调”,及时改变电
泵井的生产参数,减少故障停机,提高电泵井的运行效率。
  7取得认识三潜油电泵具有其它举升方式无法比拟的技术优
势,但能耗高及检泵费用高依然制约着潜油电泵井的发展。采取
优化参数设计技术、自动补偿控制柜技术、永磁同步电动机技
术、变频调速技术等电泵节能降耗技术,解决电泵扬程偏大、机
组故障频繁发生、功率因数低、运行效率低等问题,可提高潜油
电泵井的适应能力,进一步拓展潜油电泵井的应用空间。
 
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