淺談可變沖次節能傳動裝置在魯克沁油田的應用

陸世宏，郭永寶，李斌

（吐哈油田魯克沁采油廠，新疆 鄯善 838202）

游梁式抽油機因其結構簡單、易損件少、故障率低、安裝維修簡單等優點，占機械采油設備95%以上，但也存在平衡效果差、系統效率低、啟動困難的缺點，因此在現場，常按抽油機最大負荷來選配電動機。而抽油機正常運行時，平均負荷只有最大負荷的30%左右,形成“大馬拉小車”的現象，造成了電能的浪費。同時，可用于調節沖次的皮帶輪直接安裝在電動機軸上，在調節抽油機沖次時，需要較大的人力、物力。以下是介紹一種可變沖次節能傳動裝置在抽油機上的對比實驗及安裝后節能、效益情況。

1 魯克沁油田基本情況

魯克沁油田是超深稠油油田，2007 年正式開發。目前，有生產油井600 余口，平均泵掛深度2500m，使用抽油機分別是配裝電動機Y315M-10 型、55kW、的18 型和電動機Y315M-10 型、45kW 的16 型游梁式抽油機。抽油機沖次為2.0n/min、2.5n/min。皮帶輪分別為φ150mm 和φ180mm。

2 可變沖次節能傳動裝置

2.1 結構組成

BNJS297-2/2.4-37-380V 型可變沖次節能傳動裝置由：YE3-225S-4 型37kW 的電動機、減變速裝置、變速手柄、φ200mm 皮帶輪等部件組成見圖1。

圖1 可變沖次節能傳動裝置

2.2 工作原理

在運轉時，減變速裝置將電機的高速旋轉通過齒輪機構變為低速旋轉傳遞給皮帶輪。利用變速箱減速比比較寬的特性（200-730R/MIN），減速增扭減小電動機功率，提高了電動機效率；增大皮帶輪直徑，達到增大皮帶包角，增加摩擦力，降低損耗，提高系統效率。通過變速手柄實現2.0n/min 和2.5n/min 相互轉換。

2.3 BNJS297-2/2.4-37-380V 型可變沖次節能傳動裝置性能特點

（1）降 低電機功率。以4極高效節能lE4（37kW）電動機為驅動力，采用變速裝置減速后，比原有電機輸出轉速低，通過降速增加轉矩，降低電機功率，提高電動機效率。

（2）增大皮帶輪直徑。可變沖次節能傳動裝置轉速都比原有電機轉速低，可變沖次節能傳動裝置輸出端配裝的皮帶輪直徑比現場使用的Y315M-10 型電機的皮帶輪直徑大（沖次不變），增大皮帶包角，有效地增大皮帶傳動效率，提高了電機功率因數和抽油機系統效率。

（3）高精度傳動變速技術。采用高精度新穎的斜齒輪傳動變速機械，具有減速比多、2 檔輸出轉速、傳動效率高、運轉平穩、噪音小、安裝方便等優點。

（4）降低勞動強度。調整沖次只需停機切換變速手柄，3min 內完成沖次調整，無須其他工具。

3 監測對比節電效果

2016年3月15日和3月29日，對魯克沁油田玉東2-87 井和玉15-11 井，2 臺抽油機更換可調沖次節能傳動裝置電機前后進行了對比監測。

3.1 現場設備概況（表1）

3.2 監測執行標準

（1）GB/T15316-2009《節能監測技術通則》。

（2）SY/T5264-2012《油田生產系統能耗測試和計算方法》。

（3）SY/T6422-2008《石油企業節能產品節能效果測定》。

3.3 監測內容

抽油機沖程、沖次、油壓、套壓、液面深度、電機輸入功率、平衡度和功率因數等參數。

3.4 監測結果分析與結論

依據SY/T6422-2008《石油企業節能產品節能效果測定》，在魯克沁油田玉東2-87 井和玉15-11 井上，對2 臺抽油機電機更換前后進行了測試，數據見表2。

(1)玉東2-87 井將原來使用的Y315M-10 型電機更換BNJS297-2/2.4-37-380V 型可變沖次節能傳動裝置后，功率因數由0.17 提高到0.24，提高了0.07，綜合節電率為27.3%，抽油機的系統效率由16.07%提升到21.25%。噸液百米提升有功耗電量由1.69kW·h/（102m·t）降低為1.28 kW·h/（102m·t），減少0.41kW·h/（102m·t）。噸液百米提升無功耗電量由9.59kWar·h/（102m·t）降低為5.08kW·h/（102m·t），減少4.51kW·h/（102m·t），玉東2-87 井更換可變沖次節能傳動裝置電機后日節約電能51.28kW·h。

表1

表2

（2）玉15-11 井將原來使用的Y315M-10 型電機更換BNJS297-2/2.4-37-380V 型可變沖次節能傳動裝置后，功率因數由0.30 提高到0.40，提高了0.10，綜合節電率為16.10%，抽油機的系統效率由36.35% 提升到42.20%。噸液百米提升有功耗電量由0.75kW·h/（102m·t）降低為0.65kW·h/（102m·t），減 少0.10kW·h/（102m·t）。噸液百米提升無功耗電量由2.42kW·h/（102m·t）降低為1.47kW·h/（102m·t），減少0.95kW·h/（102m·t），玉15-11 井更換可變沖次節能傳動裝置電機后日節約電能39.26kW·h。

4 應用實施效果

（1）2018 年4 月9 日至5 月6 日，魯克沁油田更換、安裝了115 臺可調沖次節能傳動裝置，其中更換了55kW電機68 臺，45kW 電機47 臺。2018 年11 月21 日 至24日，委托節能監測站對更換后節能裝置進行了抽測評價，測試數量24 臺，其中10 臺18 型抽油機，14 臺16 型抽油機，占安裝總臺數的20%。通過測試數據處理分析（測試數據匯總表略）得到：平均有功率節電率5.52%，平均無功節電率54.11%，平均綜合節電率13.11%，平均日節約電量57.26kW·h。

該項目共更換實施115 臺，年可節約電量：57.26×115×330=217.30×104（kW·h），年可節約電費：217.30×104×0.72=156.45（萬元）。

（2）每年每口油井按調整沖次2 次計算，年可節約人工調整沖次費用（合同價）：2×115×500 元/次=11.5（萬元）。

綜合以上，實施應用可調沖次節能傳動裝置115 臺，每年可節約生產成本167.95 萬元，效果顯著,具有進一步推廣應用的參考價值。