節(jié)能電機(jī)MT-1501在采氣井中的應(yīng)用

孫龍龍

（晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司招標(biāo)辦公室， 山西 晉城 048000）

1 節(jié)能電機(jī)型號及組成

本文提到的節(jié)能電機(jī)型號為MT-1501，其組成部分及技術(shù)規(guī)范如表1所示。

表1 節(jié)能電機(jī)組成及技術(shù)規(guī)范

2 節(jié)能電機(jī)工作原理及系統(tǒng)示意圖

MT-1501節(jié)能電機(jī)系統(tǒng)是在應(yīng)用高效同步伺服電機(jī)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用GPRS DTU與STM-32單片機(jī)通信技術(shù)，完成系統(tǒng)間匹配。高效同步伺服電機(jī)具有啟動力矩大、功率因數(shù)高、啟動電流小、過載能力強(qiáng)等優(yōu)勢。采用電角度跟隨技術(shù)，通過恒轉(zhuǎn)矩模式和單片機(jī)功率跟蹤做數(shù)據(jù)交換，從而使系統(tǒng)控制達(dá)到高效節(jié)能的效果。

節(jié)能電機(jī)智能化管理系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，通過無線WIFI與GPRS光纖傳輸?shù)确绞剑瑢崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程調(diào)試，數(shù)據(jù)管理，異常報警等功能[1]。MT-1501節(jié)能電機(jī)節(jié)能原理示意圖如圖1所示。

圖1 MT-1501節(jié)能電機(jī)節(jié)能原理示意圖

3 操作畫面說明

節(jié)能電機(jī)操作畫面如圖2所示。

圖2 操作畫面

3.1 電機(jī)溫度顯示

框1為電機(jī)溫度檢測功能，可根據(jù)設(shè)定報警溫度，從而保護(hù)永磁電機(jī)不會造成高溫退磁。

3.2 柜內(nèi)溫度顯示

框2為柜內(nèi)溫度控制功能，可通過設(shè)定柜內(nèi)溫度保護(hù)柜內(nèi)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(wěn)定。

3.4 電流顯示

框4可以檢測變頻器輸出電流，可以監(jiān)控井況載荷變化情況。

3.5 頻率顯示

框5可以檢測電機(jī)工作頻率，方便工作調(diào)參。

3.6 電機(jī)轉(zhuǎn)矩顯示

框6可以檢測電機(jī)工作載荷情況，以便調(diào)參。

3.7 產(chǎn)量顯示接口

框7為配產(chǎn)量接口，可以接氣流量傳感器，方便現(xiàn)場查詢產(chǎn)量。

3.8 載荷設(shè)定

框8可以根據(jù)井下載荷設(shè)定設(shè)備電機(jī)工作載荷，保護(hù)抽油桿以及設(shè)備過載帶來的機(jī)械沖擊。

3.9 沖次設(shè)定

框9可以通過無級調(diào)速加減設(shè)備速度，根據(jù)生產(chǎn)需要調(diào)整電機(jī)頻率。

3.10 啟動開關(guān)

框10為啟動設(shè)備開關(guān)

3.11 停止開關(guān)

框11為停止設(shè)備開關(guān)

3.12 斷電自啟動

框12為斷電自動語音播報功能，當(dāng)設(shè)備由于電力故障造成設(shè)備停機(jī)，由于路程較遠(yuǎn)，每次啟動過于麻煩，此功能可以根據(jù)現(xiàn)場需要設(shè)定語音播報，來電通過語音提示自動啟動設(shè)備，語音可以自行錄制。

3.13 IO監(jiān)控

框13為檢測設(shè)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(shè)備工作狀態(tài)。

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(fù)位。

4 節(jié)能方案

本次節(jié)能電機(jī)的節(jié)能方案是由多個系統(tǒng)組合實現(xiàn)的節(jié)能效果。具體方案描述如下。

4.1 智能功率跟蹤系統(tǒng)節(jié)能方案

一個周期同步實時跟蹤做功電角度，降低電機(jī)損耗，從而提高電機(jī)綜合效率。

4.2 模糊控制系統(tǒng)節(jié)能方案

控制中心由單片機(jī)根據(jù)模糊控制自動檢測井下液體位置，達(dá)到智能調(diào)速，從而保護(hù)油泵不會被燒毀，避免無液體空抽現(xiàn)象，減少無用功帶來的電費損耗[2]。其中壓力檢測系統(tǒng)根據(jù)壓力檢測數(shù)據(jù)，算出水滲透力，從而算出井下液面位置。

4.3 智能電控系統(tǒng)節(jié)能方案

智能電控系統(tǒng)根據(jù)負(fù)載荷判別井下情況，自行調(diào)整電機(jī)出力參數(shù)，實現(xiàn)自動平衡；通過閉環(huán)數(shù)據(jù)運算，自動調(diào)整沖次，實現(xiàn)節(jié)能高效[3]。

5 節(jié)能效果

通過一年平穩(wěn)運行、測試，MT-1501節(jié)能電機(jī)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(jié)約68.16%，無功功率節(jié)約84.27%，值得在相關(guān)井況上批量使用。試驗井節(jié)能效果對比如表2、表3所示。

表2 試驗節(jié)能效果（有功電量）

表3 試驗節(jié)能效果（無功電量）

通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)測試，結(jié)合繳費情況，僅從有功功率電量分析節(jié)能效益如下。

1）如果將15 kW勵磁電機(jī)更換為7.5 kW節(jié)能電機(jī)系統(tǒng)，平均日節(jié)電量110.50 kWh，年單口井節(jié)約電費為110.50kWh/d×0.70元/kWh×360d=27846元。

2）如果將11 kW勵磁電機(jī)更換為7.5 kW節(jié)能電機(jī)系統(tǒng)，平均日節(jié)電量52.10 kWh，年單口井節(jié)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(jī)更換為5.5 kW節(jié)能電機(jī)系統(tǒng)，平均日節(jié)電量68.98kWh，年單口井節(jié)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(jī)更換為5.5 kW節(jié)能電機(jī)系統(tǒng)，平均日節(jié)電量50.49kWh，年單口井節(jié)約電費為50.49 kWh/d×0.70元/kWh×360 d=12723.48元。

6 結(jié)論

通過對現(xiàn)場試驗得到的數(shù)據(jù)分析，證明MT-1501節(jié)能電機(jī)系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、產(chǎn)品性能穩(wěn)定、節(jié)能效益明顯。應(yīng)用該產(chǎn)品，既能完成節(jié)能減排目標(biāo)，又能為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，有利于企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]申超，周兵.基于H.264的監(jiān)控系統(tǒng)中手機(jī)客戶端的設(shè)計[J].微計算機(jī)信息，2009（9）：35-36.

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

[3]韓亞東.基于GPRS的數(shù)控機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].長沙：湖南大學(xué)，2008.