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抽油机机电的节能规范革新切磋

文章来由:黄启彪义务编辑:皖南机电检查手机网址
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人气:-颁发时候:2017-05-07 08:49【

在油田出产中利用最为普遍的采油设备便是抽油机,而其复杂的耗电量跨越了总用电量的四成,其任务中蒙受的周期性动摇的负载,凡是负载率较低,这也致使全部抽油机体系不跨越 30% 的负载率,存在较为严峻的电能华侈环境。作为电能到机器能转换的设备,抽油机机电这一电气设备承当了体系的原能源,而机电是不是节能又间接影响到全部体系的节能状况。为晋升抽油机体系的效力,到达节能结果,就须要对机电的耗能道理停止阐发,针对高能耗的题目停止恰当革新来取得更佳的运行计划。

皖南机电抽油机节能机电

▲皖南机电:油田公用节能机电 

1 机电节能及能耗阐发阐发

1.1机电能耗机理

机电分为直流机电交换机电和节制机电。直流机电的电源为直流电,调速进程光滑,有着杰出的启动性和经济性,多用于对调速和气动有必然请求的设备。交换机电的电源为交换电,从电源频次和转数上又分为同步机电和异步机电。机电转速为 n 值,在同步机电中,电源频次和 n 之间的干系牢固,在负载变更的环境下也不会产生转变,可对其功率因数停止调理,在空载状况下完成无功功率的调理。对异步机电,n 值一直低于电源产生的扭转磁场转速,因定子绕组的相数区分可分为单相异步机电和三相异步机电,单相多属于小型,而多相则有着差别的容量。

机电的消耗首要包含了恒定消耗、负载消耗和杂散消耗。恒定消耗不受负载影响,首要是因差别的设想参数而构成的固有消耗,包含转速、布局、制作工艺和资料等,可分为死心消耗和机器消耗。负载消耗也称为铜耗,是电流在经由进程转子绕组和定子是而显现消耗,绕组电阻和负载电流决议了该值的巨细,占总消耗的两成到七成。杂散消耗是约为总消耗的 10%~15%,是死心和导线等金属部件在转子、定子的高次谐波下显现的消耗。

1.2高耗低效缘由阐发

对油田抽油机的利用近况停止统计阐发,构成机电高耗低效的缘由首要包含大批老旧机电的利用、不妥的机电婚配、特别的工艺请求。以后存在机电超期退役的环境,有的乃至跨越二三十年,这些机电外部存在严峻的老化,且制作工艺和资料均已裁减,手艺性能没法到达须要,这就使得机电效力远低于新型高效节能机电。

在机电选配方面,存在分歧理的环境,首要表现在以下几个方面 :分歧理的情势、分歧理的容量、分歧理的转速和分歧理的转矩。因工艺须要,抽油机的周期变更负载致使了差别阶段差别转矩,这就须要对容量裕度停止公道设置设备摆设。

2 抽油机负载特色

抽油机在任务中,油柱回升中须要大功率,而在下方因自在落体不须要能源,为坚持均匀负荷,经由进程增添均衡块的体例来完成均衡,机电轴上所蒙受的总负载转矩为均衡扭矩加上合适扭矩。在以曲柄转交和总负载转矩的干系构成的抽油机负荷曲线图中,跟着油井的变更, 曲线有所差别,受均衡和井况影响,具备以下特色。

抽油机的负载为动摇且具备周期性,以冲次来对动摇频次停止描写,凡是环境下,抽油机冲程为每分钟 6到 12 次,动摇周期为 5 到 19 秒。均衡扭矩为正弦曲线,但负荷扭矩呈不法则,总负载转矩曲线在显现负功率时,电念头会进入发电制动状况。在负载扭矩曲线的一个周期内,均匀值在最大值的 1/3 处,高低冲程都存在一个死点,在泊车后的启动中,启动点一直未负载较大的死点。

鉴于抽油机负载的特别性,若是接纳通俗异步机电就会构成华侈。抽油机的启动是从死点四周带载启动,有着较大的惯性矩,为保障出产的顺遂停止,机电的选配进程中就须要以最大扭矩为参考值,可是进入到通俗任务后,均匀转矩只是最大扭矩的 1/3,使得机电任务一直处于额外功率的 1/3 状况,构成华侈。再者,井场存在砂卡结蜡等环境时,为保障启动进程中不显现销毁而对电念头停止不时改换,报酬身分致使余量的增添,加重了华侈水平。对现有的抽油机停止负荷率统计,凡是在20% 摆布,略微能坚持在 30% 这一绝对高位,太低的合适运行使得机电效力没法晋升,功率因数下降。在抽油机负载的周期性动摇动员下,机电转速也显现动摇,加大其消耗。因抽油机的均衡决议了周期性负载,没法做到根治。负功率显现在电网和机电中,在有功电能的吞吐感化下,使得功率因数不时好转。

3 节能及革新进程

机电节能方面的规范首要有国度规范 GB18613《中小型三相异步电念头能效限制值及能效品级》,当今参考的是 2012年颁发的第三版规范。在该规范中,中小型三相异步电念头效力可分为 1 级、2 级、3 级三个品级, 合用规模为 2 极、4 极、6 极,额外功率在 0.75~375 kW,50 Hz 三相交换电源供电,1000 V 以下电压。抽油机机电停止革新进程中可参考此类规范。

对异步机电停止阐发,在稳定的频次下,负载转矩M 也为牢固值,存在一个电压值 U 使其完成最优化,在该电压下能完成最高效和最小消耗。输出功率 P1 与电压变更 f(u)呈反抛物线散布。鉴于抽油机任务负荷的周期性动摇,为完成曲线各点的最优化任务,就须要机电的输出电压也能跟着负载扭矩的变更而变更。这就须要功率因数节制器来对输出电压停止调理,使其与负载动摇对应,这类交换调压装配在以后手艺下较轻易完成,晋升抽油机节能状况的优化体例可接纳变压变频。从抽油机的卑劣任务环境阐发,凡是不能够接纳电力电子节能装配,太高的本钱,构成粉碎后不能自助补缀,且极易产生设备失贼的能够,致使高新设备的利用碰壁。

固然电力电子节能装配在实际利用中没法推行,可是另有一种实际可行的方式,便是对机电定子绕组停止切换。最罕见的抽油机机电功率在 7.5~75 kW之间,接纳的 Y 系列异步机电,为知足大转矩的启动请求,可在启动时用三角形接法来完成定子绕组。当处于通俗任务状况下,对每组绕组分红两局部,构成延边三角形,以此来下降电压和输出功率,完成节能,针对现接纳的机电,可接纳 1 ∶ 1 和 1 ∶ 2 两种范例。在换接定子绕组后,下降了机电相电压和最大扭矩,这就下降了过载才能。须要对过载才能停止考查,由于当最大扭矩还未到达抽油机峰值扭矩时轻易致使泊车。

抽头比 K 为 Y 形局部和三角形局部的匝数比,过载才能变比 Kt 为延边三角形接法和三角形接法时的最大扭矩之比,等效降压比 Ku 为延边三角形接法和三角形接法时的等效相电压之比,改接后的最大转矩倍数 Km 为延边三角形接法时的最大转矩与机电额外转矩之比。通俗环境下的 Y 系列机电中,抽油机的六、八极机电 Km 值为2。定子绕组换接后机电的过载才能,在 1 ∶ 1 范例中,Ku、Kt、Km 别离为 0.71、0.47、0.94,在 1 :2 范例中, 别离为 0.78、0.56、1.12。

对原电念头停止改良后,坚持了原本的启能源矩和启动电流,使其启动特征稳定,革新后的机电也能再远场所通俗合用,革新后,负载越小,节电率就会随之变得越高。革新的进程较少投入且操纵简略,结果较着, 停止恰当改良后也能利用于其余系列机电,合适利用于采油厂的手艺革新。


本文来历于《出产物质》。

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