抽油机节能技术综述.doc

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1、抽油机节能技术综述摘要：抽油系统的效率很低，如何节能、降低损耗和提高抽油机械的自动化程度是长期以来需要研究的重要课题。本文就抽油机本身、动力设备以及国内外先进技术对抽油机节能技术进行了分析。关键词：抽油机；节能技术；电动机；智能化有杆抽油泵全系统的总效率平均只有10%30%，效率低，能耗大，耗电多，因此节能成为抽油系统亟待解决的问题。抽油机也相应的向着大型化、低能耗、高适应性、长冲程、自动化、智能化、大载荷、精确平衡等方向发展1。1、采用节能型抽油机节能型抽油机主要包括异相曲柄平衡抽油机、前置式抽油机、双驴头抽油机、直线电机式抽油机和渐开线抽油机等。异相曲柄平衡抽油机是非对称循环抽油机，上冲程

2、所用时间较长，下冲程时间较短。CYJI0-3-26B(Y)抽油机在冲次 = 9min-1时 ，上下冲程时间均为 3.55 s。而 CYJ10-3-26B 抽油机，当冲次=9min-1时，上下冲程时间均为3.33s。 假设 CYJ10-3-26B 与 CYJ10-3-26B(Y)抽油机所需有用功相同 ，CYJI0-3-26B(Y)的光杆功率可以减少 6%左右，这意味着井下效率明显提高。双驴头抽油机是在常规型游梁式抽油机的基础上发展的新一代抽油设备，它不仅保持了常规机的优点，同时还具有低冲次、节能、系统效率高等优点。直线电机式抽油机是总结了百年来游梁抽油机和无游梁抽油机的优缺点，利用直线电机将电能

3、直接转换成直线往复运动，简化了传动方式，减少了26%传动能量损失，利用天平式平衡方式改善了平衡效果。渐开线抽油机是新一代节能抽油机，较异相曲柄抽油机节能效果有大幅度提高。在相同参数条件下，该机减速箱额定扭矩比常规游梁式抽油机下降30%以上，装机功率下降50%左右，具有显著的节电效果，是抽油机的发展方向。2、采用节能型的电动机目前抽油机井上应用的节能技术主要在于地面部分，并且主要是针对抽油机的结构及其拖动装置(电机和配电箱)的性能来开展的。游梁式抽油机是惯性矩较大的机械设备，工作时都是带载起动。因而起动比较困难。为了满足起动的要求。不得不选配额定功率较大的电动机来拖动。另外，抽油机的载荷是带有冲

4、击性的交变载荷。为使拖动抽油机的电动机稳定运行并具有一定的过载能力。需按抽油机的最大扭矩来选配电动机。而抽油机所需的平均功率并不大。同时为了防止蜡卡、砂卡等异常工况出现而导致烧毁电动机。且有意识地选择更大容量的电动机来驱动抽油机。这些致使拖动抽油机的电动机长期在低效率、低功率的工况下运转。降低了整个抽油机系统的效率，不仅浪费大量电能，也使发电、供电设备的容量增大从而增加了油田地面建设的投资和采油成本。抽油机的电动机主要从三方面实现节能：一、人为改变电动机的机械特性，主要是改变电源频率以实现与负荷特性的柔性配合；二、从设计上改变电动机的机械特性(如高转差率电动机和超高转差率电动机)，从而改善电动

5、机与抽油机的配合；三、提高电动机负荷率和功率因数。目前主要的节能电机有2：(1)超高转差电机：这种电机的转子是一种高阻转子。利用高阻转子实现软特性，当遇到换向冲击载荷时，转速下降。减速机和电机的扭矩变化趋于平缓，峰值扭矩大大降低，从而改善了机、杆、泵的配合，提高了泵的充满系数，增加产液量，达到系统节能的目的。(2)稀土永磁同步电机：稀土永磁同步电机的转子由稀土永磁材料和起动鼠笼组成。转子损耗比普通异步电机小，因此电机本身的效率比普通电机高约5，功率因数能达到0.9以上。其额定运行时机械特性比普通电机还硬。(3)双功率电机：双功率电机与普通电机的区别在于定子绕组不同，定子绕组是一个串联绕组，且绕

6、组有抽头。控制柜中有一个电流检测电路，并且能够实现绕组的自动切换。起动时可投入大功率绕组。运行时可投入小功率绕组。小功率绕组的效率和功率因数都很高。(4)电磁滑差电机：这种电机实质上是在普通电机轴与负载轴之间增加一个电磁离合器，其传递扭矩随电磁离合器励磁电流的大小而变化，励磁电流是根据电机电流进行反馈控制的。在冲击载荷时，离合器滑差增大。这使电机与系统达到较好的配合，还可以实现平滑调速。系统节能除去励磁损耗和滑差损耗所剩无几，目前这种电机主要是解决低冲次的问题。(5)变频调速电机：这种方案是在普通电机的电源上加一个变频器。可以降低电机的容量。负荷率得到较大提高，电源功率因数接近1，可以调整上、

7、下冲程的速比。能改善抽油机系统的配合，还可以实现平滑调速。(6)绕线式异步电动机：在普通绕线式异步电动机(YZR系列)转子滑环的输出引线端接一个三相整流桥整流桥后接一大功率电阻，电阻两端并联一个电力电子开关(IGBT)。这种电动机的优点是启动电流小。约为额定电流的210倍，而且启动转矩大但电阻损耗和器件损耗比超高转差电动机低。而且损耗是在电动机外部电动机不会过热。3、采用节能型抽油机电控装置2（1）继电接触器调压节能抽油机起动时都是带载起动，惯性矩较大，且总在上下死点处起动。油田在选配电机时为了起动顺利，不影响生产，一般按最大扭矩选配电机。而抽油机起动后正常工作时平均转矩与最大扭矩相比又较低，

8、所以电机输入功率仅有额定功率的三分之一；而且，油田在选配电机时考虑油井工况异常如砂卡结蜡时，不致因起动困难烧毁电动机。当油井因修井等原因负荷变大时不必频繁更换电动机。因此人为地增大了裕量。用继电接触器对抽油机电机定子绕组进行切换来实现有级的降压节能切实可行。常用的抽油电机的功率一般为 l575 kW，普通 Y 系列异步动机的定子绕组接法为三角形，抽油机要求启动转矩大，启动时定子绕组接成三角形。抽油机启动正常工作时，将每相绕组分成两部分，接成三角形-星形混和绕组，降低了相电压及输入功率，达到了节能目的。（2）变频调速节能当油井的地下渗透能力小于抽油机的泵排量时，绝大多数油井如此。为了提高抽吸效率

9、，降低单位产量的能耗指标，最直接的办法是实行间抽，但是大多数的油井是不允许间歇性工作的。因为如果长时间停机的话，轻则会影响产油量，重则会使油井无法再开启。这是因为：1）含蜡量高或含盐量高以及油的粘稠度高，且地处高寒地区的油井。如果间歇工作，会造成井口结蜡，结盐或结油的后果，使油井无法再开启。2）对于注水油井，如果停止抽取，势必会影响产油量，这将是得不偿失的事。对于这类油井，就要采用其它的节能方法。随着现代电力电子技术的发展 低压变频器已是十分成熟的电气产品，并且其价格也已经大幅度下降。目前进口变频器的价格约为 600700元/kW。 国产变频器的价格在 400500元/kW，在抽油机上大量推广

10、变频调速，节能改造已经成为可能。4、采用智能化抽油系统和抽油机变频控制技术我国抽油机变频调速技术目前处于国际前列。如数控抽油机的研发与诊断、智能抽油机的研发与应用。智能化抽油系统中应用的技术一般包括变频调速技术、过程控制技术、现代电力电子技术、可编程控制器和单片机等。采用变频技术的智能控制系统可充分发挥变频调速的优势。直接应用在现有游梁式抽油机的升级改造上，并根据井下供液情况，自动调整抽油井工作制度，使游梁式抽油机的固定动态特性变为可根据油井开采情况自动调节的可变动态特性。提高泵充满系数及排量系数，达到节能、增产、无级调速的效果。变频控制技术应用在抽油机上，能使抽油机一抽油杆一抽油泵达到动态协

11、调。使有杆抽油系统和油井供液系统达到动态协调。当前抽油机变频控制技术主要有数控抽油机和智能抽油机。数控抽油机彻底抛弃了游梁抽油机，从变频控制系统、传动系统到机械结构等方面进行重新设计制造；智能抽油机是在继承了游梁抽油机诸多优点的基础上，应用变频控制技术控制游梁抽油机。由于受到诸多因素的影响，变频控制技术在抽油生产设备上尚未大规模推广。但长远来看变频技术在油田仍有着广阔的应用前景，再生电能的回馈抽油机、井自行检测和调控、提高智能控制装置的可靠性和适应性、闭环控制中央监控、研制专用变频器等将是抽油机变频控制技术的研究方向。3参考文献:1、 张清林。抽油机现状、发展方向及其节能技术的探索【J】。科技创新导报 ，2008（2）2、 张晓玲。抽油机节能技术概述【J】。机械工程师，2006（8）3、 武卫丽。抽油机节能技术研究综述【J】。重庆科技学院学报，2009 11（4）抽油机节能技术综述班级：XXXXXXXX姓名：XX序号：学号：