D D EC抽油機電動機斷續供電多功能節能控制器測試研究

周勝利（中國石油天然氣集團公司節能技術監測評價中心）

D D EC抽油機電動機斷續供電多功能節能控制器測試研究

周勝利（中國石油天然氣集團公司節能技術監測評價中心）

D D E C抽油機電動機斷續供電多功能節能控制器，是油田近年來出現的新型節能產品，通過四大功能控制模塊一體化設計，實現自動跟蹤、自動檢測、自動控調。該產品將星三角變換技術、無功自動補償技術和電壓調節技術有機融合在一起，使電動機運行更加高效，無噪音、無污染，機采系統得到整體優化，產液量不減，單耗更小，試驗表明，在操作、維護方面節能效果顯著。

抽油機 一體化設計 優化運行 節能評價

D D EC抽油機電動機斷續供電多功能節能控制器將星三角變換技術、無功自動補償技術以及電壓調節技術有機地融合在一起，其核心是抽油機運行參數、基本工況保持不變，根據抽油機負荷的周期性變化，通過電力電子器件實時動態地調整電動機的供電方式，采用斷續供電技術并集成星三角自動轉換和電容的動態自動補償技術，合理調整電動機輸入功率。實驗表明這種運行方式能取得顯著的節能效果，從根本上實現抽油機的電氣節能。

1 裝置構成

D D EC抽油機電動機斷續供電多功能節能控制器節能裝置四大功能控制模塊見圖1。包括：CPU集成控制模塊、數采模塊、觸發驅動模塊、電源模塊，實現了一體化設計，裝置維護、更換方便，現場操作更加簡潔，操作人員安全程度更高。

2 工作原理

CPU集成控制模塊對電動機的各種輸入數據（信號）進行計算處理，并根據計算結果判斷出電動機的運行特性，自動選擇電動機的節能方案，使得運行效率達到最佳，依次實現自動監測、自動跟蹤、自動調控，在井況變化時保證電動機正常高效的運行狀態。

3 產品特點

節能控制器完美地解決了斷電后再通電時的電流沖擊問題[1]。在不用該裝置的情況下沖擊電流會達到額定電流的7倍左右，在采用該裝置的情況下，通電瞬間的“啟動”電流一般不超過額定電流。在提高功率因數和達到較高節能效果的同時，實現了諧波含量對電網無污染的技術攻關，完全滿足電網對用戶設備諧波含量的要求。

4 測試內容和方法

測試采用對比法進行，即在測試過程中，保持基本參數不變（動液面、沖速、沖程、油壓、套壓等），在做功相同的情況下，哪種方式更省電，省多少電。

機械采油系統的測試按照石油行業標準SY/T5264—2006《油田生產系統能耗和計算方法》進行，同時參照國標G B/T 6422—2009《用能設備能量測試導則》。

電器測量參數包括：電流、電壓、功率因數、輸入功率、輸入無功功率；

抽油機井參數包括：沖程、沖速、產液量、動液面、平衡度。

計算參數包括：噸液百米單耗、有功節電率、無功節電率及綜合節電率。

5 試驗井現狀

水力模擬井位于杏西油田北部B38-26井，人工井底1594 m，套管深度1605 m。封堵深度為1355m，泵深1000m。

◇抽油機：CY J10-3-37H B型，沖程3m，沖速6min-1；

◇標準罐：0.75m3；

◇抽油泵泵徑：φ57mm；

◇電動機型號：Y LP280S-8型，額定功率37k W；

◇變壓器型號：S9-50/0.6，額定容量50k VA。

試驗井的工作流程：是以水為介質在井筒和地面測試裝置中形成循環回路，在產液量及動液位一定的情況下，通過計量檢測設備提取數據，再進行能耗計算和分析評價。

6 測試結果

6.1 試驗井特點

試驗井是由生產井改造而成，因此它與生產井有較大近似性，其特點是：裝備具有普遍性，檢測儀表配備精良，工況相對穩定，采集數據更科學更準確。

6.2 具體測試方法

為了全面了解D D EC抽油機節能控制器的實際應用效果，我們在測試過程中選取抽油機井3個動液位（300m、600m、800m）對其進行對比測試。

各動液位最大及最小懸點載荷見表1。

表1 懸點載荷

6.3 原態測試結果

原工況測試結果見表2。

6.4 節態測試結果

應用D D EC抽油機節能控制器測試結果見表3。

6.5 應用該產品前后數據比較

原態與節態測試數據橫向對比及其應用效果見表4。原態與節態電動機實際運行平均電流對比見圖2。原態與節態電動機實際運行平均功率對比見圖3。

表2 試驗井測算數據

表3 試驗井D D E C抽油機節能控制器測算數據

表4 D D E C抽油機節能控制器節能測試對比數據

7 結果分析評價

1）從平衡度上分析，D D EC節能控制器與普通配電箱相比略有下降（表1及表2），這說明兩種控制箱平衡點不在同一位置。對于同一臺抽油機而言，應用D D EC節能控制器其平衡點更接近于軸心位置。

2）從運行電流上分析，D D EC節能控制器實際運行電流只有普通控制箱的1/3，這說明在電動機負荷較輕的情況下，電動機自動切換到星運行狀態，不僅降低了電動機容量，提高了功率因數，而且在很大程度下降低了電動機自身損耗及線路損耗，間接延長了電動機的使用壽命。

3）從抽油機上下沖程最大電流上分析，應用D D EC節能控制器后電動機運行峰值電流與峰值功率顯著下降，減少了電動機硬特性對抽油機機械系統的不利影響，降低了抽油機系統機械受力與損耗，降低了系統能耗。

4）根據不同抽油機負荷和配重情況，采用D D EC多功能節能控制器可使抽油機運行功率因數保持在0.9~1.0范圍。實現抽油機電動機有功、無功雙重節電，試驗表示其有功節電率可達14%，綜合節電率可達20%以上。

5）根據對比數據分析，D D EC節能控制器的節電效果隨著動液位的變深，其節電效果逐漸減小，說明其節能效果與負載狀況密切相關，負荷越輕節電效果越顯著，表現為負相關的關系。具體情況見圖4。

8 結論

1）使用D D EC節能控制器在抽油機周期變動負荷下，合理調整電機輸入功率，保障電動機在高效區域運行。降低各種損耗，在保證產液量的前提下，整體提高抽油機系統效率。

2）D D EC節能控制器操作、維護簡便，應用可靠，安全程度更高。

3）D D EC節能控制器實現了一體化設計，集各種節能技術于一身并使之有機融合，科技含量高，自動化程度高。

4）D D EC節能控制器針對油田專門設計，具有應用機型種類多（5～14型），沖速調整范圍寬（2～9min-1），耐高溫、低溫（-40～40℃），可近控遠控等特點，應用前景十分廣闊。

[1]趙琳琳.A D E C型節能控制器不讓1度電被浪費掉[J].石油石化物資采購.2008（6）.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.03.012

周勝利，1997年畢業于佳木斯工學院，工程師，從事節能評價工作，E-mail：zhoushl0459@cnpc.com.cn，地址：黑龍江省大慶市讓胡路區西賓路552號，163455。

2012-02-28）