電泵井降電壓節能的可行性分析

郎忠仁（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

電泵井降電壓節能的可行性分析

郎忠仁（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

由于目前部分排量效率低于電泵井合理排量下限80%的電泵井，沒有根據電動機負載的變化進行相應的變化，電壓設置過高，形成了“大馬拉小車”現象，造成電能浪費嚴重。針對這種情況，通過理論公式計算，確定了這部分電泵井相對合理的工作電壓值，通過下調變壓器輸出電壓檔位達到相對合理輸出電壓值，并對調電壓前和調電壓后電泵井的有功功率、無功功率、功率因數等相關數據進行測試對比，得出了低負載電泵井可以通過降低電壓達到節能降耗的目的。

電泵井 降電壓 節電

D O I:10.3969/j.i ssn.2095-1493.2011.03.020

電泵井在運行過程中，由于產出液見聚濃度高、地層供液不足、油管管柱漏失，或者離心泵葉輪長期磨損等原因都會導致電泵井排量效率下降。而電泵機組電動機的額定電壓是為離心泵在額定排量下而設定的，在排量效率低于額定排量的情況下，會產生電壓設置過高，造成電能浪費。

目前，統計大慶油田第三采油廠電泵井平均排量效率為93.5%，其中排量效率低于合理值下限80%的電泵井有128口，占統計井數的31.9%。這部分電泵井在日常管理中的工作電壓設置依然按照機組額定電壓加上動力傳輸電纜壓降（通常為1 000 m電纜壓降為80 V）的傳統方法進行設置，沒有根據電動機負載的變化進行相應的變化，形成了“大馬拉小車”現象，造成了大量不必要電能的消耗。針對這種情況，在不影響電泵井產液量的情況下，可以下調變壓器輸出電壓，達到電壓與排量的合理匹配，從而降低電泵井能耗[1]。

1 基本原理

當電動機處于低排量效率運行時，由于電動機負載變小，而輸入電壓沒有變，造成電動機輸出的無功功率升高，電動機效率大幅度降低。此時，可以適當降低加在電動機兩端的端電壓，使之與電動機負載合理匹配，這樣就會降低電動機的勵磁電流與磁場損耗，從而降低電動機從電網吸收的無功功率和鐵耗，提高電動機的運行效率和功率因數，進而達到節能的目的。

2 現場試驗

2.1 選井條件

（1）產液量、液面等生產數據穩定，排量效率較長時間低于80%。

（2）為了避免啟停機造成機組損壞，在試驗階段應盡量選擇在線測試絕緣值相對較高的電泵井試驗。

（3）變壓器輸出電壓有下調的檔位。

2.2 計算調整后電壓

根據以上選井條件，選了2口1 000 m揚程和2口減級電泵井，根據計算公式對4口井進行了計算，計算后的調整電壓見表1。

2.3 調壓前后測試對比

對所選的4口井首先進行能耗測試，然后停機，根據表1的計算結果加上電纜壓降，選用與變壓器檔位相近的電壓值進行調整，調整后重新起泵，待生產平穩后進行功率測試，測試對比結果見表2。

由表2數據可以看出：

（1）調整后平均綜合節電率為5.94%，調整后功率因數提高了0.112，電壓下降了191 V，有功功率下降4.77%，無功功率下降35.98%。

（2）由于B2-6-B76電泵井變壓器輸出電壓設置過高，造成功率因數過低，浪費電能嚴重，調整后電壓值相對合理，功率因數大幅上升，有功節電率、無功節電率數值偏高，對于整體實驗結果影響較大。

表1 基礎數據及調壓計算結果

表2 調壓前后測試數據對比表

（3）不計2-6-B76井影響，其他三口井有功節電率2.3%，無功節電率28.68%，綜合節電率3.04%。

（4）B3-4-40、B3-5-56兩口減級電泵井，由于自身采取了節能措施，調整電壓后節電效果相對較差，平均有功節電率1.76%，無功節電率26.69%，綜合節電率2.56%。

3 經濟效益

由于通過調整變壓器的檔位開關，就可以改變變壓器輸出電壓，操作簡單易行，不需要投入資金購買新設備。

根據表2的測試數據，4口井調電壓前平均有功功率為58.57 kW，調電壓后有功功率為55.77 kW，以每年單井運行365天，電價為0.57元/（kW·h）計，可以得出以下計算結果：

◇調壓前平均單井日耗電1 405 kW·h

◇調壓后平均單井日耗電1 338 kW·h

◇單井平均年節電24 455 kW·h

◇單井平均年創經濟效益13 939元

若128口排量效率低于80%電泵井均采取降電壓節能措施，年最多可創經濟效益178.4×104元。

4 結論與認識

（1）低排量效率電泵井通過下調變壓器輸出電壓可以降低電泵井能耗，提高運行功率因數。

（2）低排量效率電泵井通過下調電壓可以大幅度降低無功功率，平均降幅可以達到30%以上。

（3）低排量效率電泵井下調電壓節能的方法簡便易行，不需要投入成本，節能效果明顯，豐富了電泵井節能措施，具有廣闊的應用前景。

[1]陳杰璋.電機節能技術[M].北京：科學出版社,1989.

郎忠仁，2005年畢業于大慶石油學院，工程師，現從事電泵現場監督管理工作，地址：大慶油田第三采油廠工程技術大隊三采室，163113。

2011-03-09）