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磕头机变频改造方案

发布时间:2013-11-22 点击数:2007

磕头机简介

    游梁式抽油机俗称磕头机,是一种变形的四连杆机构,其整机结构特点像一架天平:一端是抽油载荷,另一端是平衡配重载荷。对于支架来说,如果抽油载荷和平衡载荷形成的扭矩相等或变化一致,那么用很小的动力就可以使抽油机连续不间断地工作。也就是说磕头机的节能技术取决于平衡的好坏。在平衡率为100%时,电动机提供的动力仅用于提起1/2液柱重量和克服摩擦力等,平衡率越低,则需要电动机提供的动力越大。而抽油载荷是每时每刻都在变化的,平衡载荷不可能和抽油载荷作完全一致的变化,才使得磕头机的节能技术变得十分复杂。

    目前使用较多的磕头机,一般都采用了加平衡配重的工作方式,因此在磕头机的一个工作循环中,有两个电动机和两个发电机运行状态。当平衡配重调节较好时,其发电运行状态的时间和产生的能量都较小。但由于油田的供液能力等是时刻变化的,而平衡配置不能实时调节,在功率配备上就高不就低,存在着“大马拉小车”的现象,造成电机效率较低,无功损耗相对较高及抽油机综合运行效率特别低,有些油井机采效率仅为10%,抽油机平衡度仅为40%。另外,电动机处于电动状态时,从电网吸收电能,处于发电状态时,释放能量,电能直接回馈给电网,造成磕头机供电系统功率因数降低,对电网质量影响较大。

    抽油机是应用最普遍的石油开采机械之一,也是油田耗电大户,其用电量约占油田总用电量的40%,且总体效率很低,据调查一般只有30%左右。可见抽油机的节能潜力非常可观。

 

根据油田的生产特点,伦特采用“变频+回馈”方案对磕头机进行节能改造,可以收到显著的节能效果。 

  磕头机

                                图1:磕头机



方案简介:

    伦特变频电气系统由LS260开环矢量智能变频器、能量回馈组件、行程开关、其他外围组件等组成。如图2所示: 

伦特磕头机变频改造系统图示 

                            图2:伦特变频电气系统

 

    (1)采用多段速控制:两段速(高速、低速),在抽油机的上死点、及下死点分别安装行程开关。由行程开关触发当前运行段速。

    (2)LS260继电器输出信号配置为故障告警输出。

    (3)配置能量回馈组件,将电机再生能量回馈到电网进行二次利用。所谓能量回馈组件,其实就是一台有源逆变器。如图3所示:

伦特有源逆变器

                            图3:能量回馈组件示意图


方案优势:

    LS260开环矢量智能变频器之磕头机变频改造方案具有以下显著优势: 

    (1)大大提高了磕头机供电系统功率因数(可由原来的0.25~0.5提高到0.9以上),大大减小了供电(视在)电流,从而减轻了电网及变压器的负担,降低了线损,可省去大量的“增容”开支;

    (2)LS260开环矢量智能变频器可根据油井的实际供液能力,动态调整抽取速度,从而增加高产井原油产量,降低低产井的能耗;

    (3)由于回馈组件可以将再生能量转换进行二次利用,节能效果显著;

    (4)由于实现了真正的“软起动”,对电动机、变速箱、磕头机都避免了过大的机械冲击,大大延长了设备的使用寿命。