抽油井機電柜適應性匹配技術與優化應用

于培曉+王霞+耿大偉+林波

摘 要：目前油田面臨著成本增加，經濟效益下滑的形勢。為控制成本，提高節能設備利用效率，提出運用已安裝的節能電動機和控制柜合理匹配構想。以Y系列普通電動機和普通控制柜、Y系列普通電動機與節能控制柜、節能電動機與普通控制柜能耗組合測試電量為基礎數據，對比匹配節能電動機和節能控制柜節電效果，取得各種節能設備的適應性匹配，指導電動機安裝和設備對調工作。

關鍵詞：油田；節能電動機；控制柜；合理匹配；節電

隨著油田節能技術的發展，各種新興節能技術應用于油田節能設備中。通過兩種節能電動機與三種節能控制柜匹配試驗，以有功功率、無功功率、綜合節電率等相關參數變化為評價依據，獲得不同功率利用率的匹配效果。在考慮新老井中抽油機轉矩、電動機轉矩及安全

系數的情況下，以匹配效果作為指導，評價目前抽油機井節能狀況，對電動機和控制柜匹配不合理的抽油機井，實施設備對調，提高了節能設備的利用效率。

1現場匹配研究

1）避免試驗成果具有片面性，各挑選5口不同液量級別、沉沒度差異、井況正常井，統計普通設備與節能設備匹配節電效果。挑選相同功率高轉差電動機、高啟動力矩電動機、無功補償控制柜、變頻控制柜、調壓控制柜與常規電動機和控制柜。2）挑選上沖程及下沖程電流和功率比例均達到90%以上平衡井，日產液量接近區塊平均產液量井，含油飽和度為區域含油飽和度，沉沒度在合理范圍內。按照電動機和控制柜匹配設計圖方式統計節電效果（圖1）。

3）根據百米噸液單耗、有功功率、無功功率、功率因素等數據，確定節能設備匹配節電效果，從而判定最佳組合方式（表1）。

2數據統計及分析

根據四種匹配測試數據說明，相對于常規設備組合，常規電動機與變頻控制柜組合、高轉差電動機與常規控制柜組合、雙節能組合節能效果明顯，節電率分別為7.3%、8.6%、12.1%，百米噸液單耗下降0.01kWh、0.09kWh。高轉差電動機與變頻控制柜組合生產節電率為12.1%，無功功率下降5.34kvar，百米噸液單耗下降0.15kWh。根據匹配原則設計流程說明，高轉差電動機和變頻控制柜適合匹配生產。以同樣的數據統計方式統計其他它五種節能方式組合，節電率均大于單節能設備節電效果，通過對比不同功率利用率區間節能組合節電效果，獲得最佳節能組合。現場電動機安裝根據抽油機凈轉矩曲線來計算均方根轉矩，再通過抽油機折算電動機轉矩，同時對比實際電動機轉矩，最終確定電動機所需裝機功率。出于對電動機啟動方面的考慮，新老井的設備選擇需考慮不同安全系數，新井安全系數為1.2～1.5，老井安全系數為1.5～2.0，且井底產液波動較大，致使生產井電動機處于不同功率利用率區間，匹配節能電動機和控制柜工作，應當考慮不同區間節電效果。根據電動機不同功率利用率區間測試數據說明，在功率利用率低于20%、有功功率相對較低的情況下，電動機轉數為定值情況下無功功率變化不大。相對于調壓、補償控制柜，由于變頻控制柜無須換小皮帶輪，通過調整頻率達到參數調整的目的，且能夠大幅度降低無功功率；所以變頻控制柜與高啟動力矩電動機、高轉差電動機匹配的節電效果最佳。

在功率利用率大于20%、有功功率相對較高、載荷較大的情況下，調壓控制柜通過高壓啟動、低壓運轉的功能，能夠減小有功消耗，從而達到節能效果；所以變頻控制柜與高啟動力矩電動機、高轉差電動機匹配的節電效果最佳（圖2）。

針對高轉差電動機和高啟動力矩電動機，在功率利用率處于10%～20%時，匹配變頻控制柜節電率較其它控制柜高出3%～5%。以平均單井日耗電140kWh計算，平均節電率按照4%計算，日節電5.6kWh；按照全年365d和電價0.6381元/kWh計算，較其他匹配方式單井每年多節約費用0.13萬元。在功率利用率處于20%～30%時，匹配變頻控制柜節電率較其他控制柜高出1%，平均日節電1.4kWh。按照全年365d和電價0.6381元/kWh計算，單井年節約費用為0.03萬元。

3結 論

1）各功率利用率區間存在不同節能電動機和節能控制柜匹配組合。2）變頻控制柜存在改變頻率功能，與處于低功率利用率區間節能電動機匹配節電效果明顯。3）調壓控制柜與處于高功率利用率區間電動機匹配節電效果明顯。

參考文獻：

[1] 李林.變頻調速在電廠節能中的應用[J].資源節約與環保，2013（6）：8-15.