節能電機MT-1501在采氣井中的應用

孫龍龍

（晉城無煙煤礦業集團有限責任公司招標辦公室， 山西 晉城 048000）

1 節能電機型號及組成

本文提到的節能電機型號為MT-1501，其組成部分及技術規范如表1所示。

表1 節能電機組成及技術規范

2 節能電機工作原理及系統示意圖

MT-1501節能電機系統是在應用高效同步伺服電機的基礎上，應用GPRS DTU與STM-32單片機通信技術，完成系統間匹配。高效同步伺服電機具有啟動力矩大、功率因數高、啟動電流小、過載能力強等優勢。采用電角度跟隨技術，通過恒轉矩模式和單片機功率跟蹤做數據交換，從而使系統控制達到高效節能的效果。

節能電機智能化管理系統具有遠程監控功能，通過無線WIFI與GPRS光纖傳輸等方式，實現遠程監控、遠程調試，數據管理，異常報警等功能[1]。MT-1501節能電機節能原理示意圖如圖1所示。

圖1 MT-1501節能電機節能原理示意圖

3 操作畫面說明

節能電機操作畫面如圖2所示。

圖2 操作畫面

3.1 電機溫度顯示

框1為電機溫度檢測功能，可根據設定報警溫度，從而保護永磁電機不會造成高溫退磁。

3.2 柜內溫度顯示

框2為柜內溫度控制功能，可通過設定柜內溫度保護柜內元器件。

3.3 電壓顯示

框3可以檢測母線電壓波動情況，判斷檢測井況是否平衡以及電源電壓是否穩定。

3.4 電流顯示

框4可以檢測變頻器輸出電流，可以監控井況載荷變化情況。

3.5 頻率顯示

框5可以檢測電機工作頻率，方便工作調參。

3.6 電機轉矩顯示

框6可以檢測電機工作載荷情況，以便調參。

3.7 產量顯示接口

框7為配產量接口，可以接氣流量傳感器，方便現場查詢產量。

3.8 載荷設定

框8可以根據井下載荷設定設備電機工作載荷，保護抽油桿以及設備過載帶來的機械沖擊。

3.9 沖次設定

框9可以通過無級調速加減設備速度，根據生產需要調整電機頻率。

3.10 啟動開關

框10為啟動設備開關

3.11 停止開關

框11為停止設備開關

3.12 斷電自啟動

框12為斷電自動語音播報功能，當設備由于電力故障造成設備停機，由于路程較遠，每次啟動過于麻煩，此功能可以根據現場需要設定語音播報，來電通過語音提示自動啟動設備，語音可以自行錄制。

3.13 IO監控

框13為檢測設備接口，方便故障判斷。

3.14 故障報警

框14為針對各種故障的有文字提示報警菜單，方便故障處理。

3.15 運行指示

框15為運行指示燈，方便判斷設備工作狀態。

3.16 報警指示

框16為故障警報指示燈，故障處理完后故障燈自動復位。

4 節能方案

本次節能電機的節能方案是由多個系統組合實現的節能效果。具體方案描述如下。

4.1 智能功率跟蹤系統節能方案

一個周期同步實時跟蹤做功電角度，降低電機損耗，從而提高電機綜合效率。

4.2 模糊控制系統節能方案

控制中心由單片機根據模糊控制自動檢測井下液體位置，達到智能調速，從而保護油泵不會被燒毀，避免無液體空抽現象，減少無用功帶來的電費損耗[2]。其中壓力檢測系統根據壓力檢測數據，算出水滲透力，從而算出井下液面位置。

4.3 智能電控系統節能方案

智能電控系統根據負載荷判別井下情況，自行調整電機出力參數，實現自動平衡；通過閉環數據運算，自動調整沖次，實現節能高效[3]。

5 節能效果

通過一年平穩運行、測試，MT-1501節能電機在某井場使用效果顯著，每口井每日有功功率比之前平均節約68.16%，無功功率節約84.27%，值得在相關井況上批量使用。試驗井節能效果對比如表2、表3所示。

表2 試驗節能效果（有功電量）

表3 試驗節能效果（無功電量）

通過現場數據測試，結合繳費情況，僅從有功功率電量分析節能效益如下。

1）如果將15 kW勵磁電機更換為7.5 kW節能電機系統，平均日節電量110.50 kWh，年單口井節約電費為110.50kWh/d×0.70元/kWh×360d=27846元。

2）如果將11 kW勵磁電機更換為7.5 kW節能電機系統，平均日節電量52.10 kWh，年單口井節約電費為52.10kWh/d×0.70元/kWh×360d=13129.2元。

3）如果將11 kW勵磁電機更換為5.5 kW節能電機系統，平均日節電量68.98kWh，年單口井節約電費為68.98kWh/d×0.70元/kWh×360 d=17382.96元。

4）如果將7.5 kW勵磁電機更換為5.5 kW節能電機系統，平均日節電量50.49kWh，年單口井節約電費為50.49 kWh/d×0.70元/kWh×360 d=12723.48元。

6 結論

通過對現場試驗得到的數據分析，證明MT-1501節能電機系統技術先進、產品性能穩定、節能效益明顯。應用該產品，既能完成節能減排目標，又能為企業帶來可觀的經濟效益，有利于企業的可持續發展。

[1]申超，周兵.基于H.264的監控系統中手機客戶端的設計[J].微計算機信息，2009（9）：35-36.

[2]陳防震.3G技術在水利視頻監控中的應用[J].科技資訊，2011（21）：50.

[3]韓亞東.基于GPRS的數控機床監控系統的設計與實現[D].長沙：湖南大學，2008.