应用技术 ●Ｉ 油井高效直流节能控制系统的应用 周 黎 （辽河油田锦州采油厂辽宁１２１２０９） ［摘要］本系统提出了抽油机配电柜新的控制理论，由原来的交流供电传输变为直流供电传输，再通过井口逆变器将直流电转变为交流电为电机提供电能 供抽油机工作，取得了较好的经济与社会效益 ［关键词］油井，直流，节能，控制系统 中图分类号：ＴＭ４６１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１５）０２—０２８５—０１ 技术背景 由于抽油机属位能性负载，当配重不平衡时，会出现电动机处于再生制动 工作状态（发电状态），再生能量一般消耗掉了。？解决方法最常想到的是增大变 频器直流母线上滤波电容器的容量，将再生能量储存起来，等电动状态时再释 一．放给电动机做功。这种方法对节能有利，但是电容器的储能作用是有限的，因此 在大容量或者负载惯量大的系统中，不可能只靠滤波电容器来限制泵升电压， 于是我们引进油井高效直流节能控制系统。 大部分抽油机电动机运行过程中，均有一部分时段处于发电状态，我们采 用两个方法，第一个方法根据集散控制原理，根据抽油机组的不同步上下冲程， 将不同时刻反发电能加以相互利用，第二个方法将没有吸收掉的电能，通过能 量回馈装置将该电能回馈到电网，保证了设备正常运行。 ③谐波分量抑制和功率因数提高技术 ａ、谐波分量抑制技术 大量谐波涌人电网和功率因数较低，对公用电网带来不利影响，使电网中 ＝．油井高效直流节能控制系统简介 １、系统组成简介 该系统主要由电力变压器、可控整流控制系统以及井ｔ７１逆变控制装置组 的元件产生附加的谐波损耗，降低发电、输电及用电设备的效率，大量的３次谐 波流过中性线会使线路过热甚至发生火灾；引起电网中局部的并联谐振和串联 谐振，从而使谐波放大，对邻近的通讯系统产生干扰，使通讯系统无法正常工 作。 ｂ 功率因数提高技术 无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电 网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费 严重。使用变频器内部滤波电容的作用， １，从而减少了无功损耗，增加了电网 的有功功率。 成。井口逆变控制装置安装在各油井抽油机上，电力变压器经可控整流器以及 并联在其输出端的储能电容与逆变器相连。 其中可控整流控制系统包括输出功率动态调节单元，系统检测保护回路， 谐波抑制单元，能力储存及能量回馈单元。功率动态调节单元实现开关管软特 性电源启动，将交流电源转为直流电源，输出功率根据负载自动调节，系统检测 保护回路对系统参数实时检测计算，谐波抑制单元对可控、逆变器以及电网 中的各次谐波进行分层过滤 能量存储及回馈单元实现将反发电抽油机的电能 进行存储，供正做功的抽油机使用，使各抽油机间互补利用，而多余的电能将通 过回馈单元回馈到电网中。 ④抽油机上、下冲程调速控制技术 抽油机工作时，由位置传感器采集抽油机上下冲程过程信号，并送至速度 检测电路中，通过数学运算，输出控制信号，分别调节输入抽油机上、下行电机 频率值，可实现抽油机上、下冲程速度的改变，使抽油机的参数趋于合理，使抽 油机处于最佳工作状态，达到节能高产目的。 ⑤过电流保护技术 变频器可根据用户使用设备的额定值设定参数，当负载电流大于额定电流 井口逆变控制装置实现对抽油机的变频调速，上下冲程调节，分时段调速、 节能运行控制以及输出保护等功能。 ２、系统功能特点 ①变压器到井口的交流电传输改为直流电传输，减少了线路传输损耗，节 约了电能，有效防止了盗电现象的发生，降低了生产成本。 ④采用多台逆变器共用一条直流母线，当抽油机处于下冲程时，电动机产 生的“反发电”电能均被反馈到公用直流母线上，减少了大量无功损耗。 ③采用抽油机上、下冲程调速控制技术，提高了泵的充满系数和泵的效率。 的１．２－１．５倍时，是为过流，将在设定时间保护，这样对电动机、拖动设备和变 频器都起到保护作用。 ３、创新点 ａ、由原来的交流电配电传输变为直流电配电传输。 ｂ、将原来的交流配电的抽油机冲刺参数调整，由传统的机械调整变为简单 易行的频率调整。 ｃ、将采油、电力、电子、自控等多专业进行了有机结合，创新了抽油机节能 降耗的新理念。 四 效益分析 １、节电效果分析 ④再生能量处理技术，节电效果比使用能耗制动电阻多节能１６％－２４％。 ④采用谐波分量抑制技术，使设备、线路损耗大大减少，优化了电网质量。 ⑥采用过、欠压保护技术，使抽油机电动机故障率降低，减少了维修费用， 系统更加稳定可靠。 ⑦采用集散控制，当电网系统电压瞬间波动时，不会造成大面积停井，减少 了人力浪费，同时集散控制，使数据采集集成化程度大大提高，便于精细生产管 理。 三，采用技术及戗新点 １、技术线路 我区７口井安装了油井高效直流节能控制系统（ＸＦ—ＺＬＤＣ－２８０Ｔ４共享直 流母线整流、储能柜｝ＸＦ－ＢＰＥＣ一５５Ｒ－ＤＣ５４０￣油机节能变频集散调速装置）。 根据油田节能监测中心的监测报告：有功节电率为２３．５９％，无功节电率９Ｏ． ６３％，综合节电率为２５．４％，功率因数提高了０．６４４，达到了０．９２４８，节电效果因 所带井数多少而异 七口井测试总功￣３ｇｉ－４７．７４ｋＷ，总日耗电４７．７４．２４＝１１４５．７６ｋＷｈ，一年平均 运行３００天，则节电量＝１１４５．７６＊２５．４％｝３００＝８．７３０７万ｋＷｈ，节约电费 ＝８７３０７＊０．５９９＝５．２２９７万元。 传统油井配电一般采用６ＫＶ电压通过变压器变压，变为３８０ＶＡＣ电压，再 配送至单井，供抽油机电机使用，本系统提出了抽油机配电柜新的控制理论，由 原来的交流供电传输变为直流供电传输，再通过井口逆变器将直流电转变为交 流电为电机提供电能，供抽油机工作。 ２、主要研究内容 ①采用高效，低损耗直流输电技术 直流输电与交流输电相比，其有点和特点明显： ａ、输送容量大，输送功率的大小和方向可以快速控制和调节； ｂ、直流输电系统的投入不会增加原有电力系统的短路电流容量，也不受系 统稳定极限的限制，且可充分发挥其过负荷能力。 ｃ、直流架空线路的走廊宽度约为交流线路的一半，没有交流电缆线路中电 容电流的困扰，没有磁感应损耗和介质损耗； ２、增产原油 由于抽油机上、下冲程调速控制装置的作用，提高了泵效，由投入使用后的 实际量油情况来看，平均每口井日增产原油０．１吨，一年平均运行３００天，则年增 油量＝Ｏ．１．７．３００＝２１０吨，增加效益＝２１０×（３０００－８００）元／吨＝４６．２万元。 ３、综合经济效益：Ｅ＝５．２２９７＋４６．２＝５１．４２９７万元。 ４、其他社会效益 ｄ、直流本身带有调制功能，可以根据系统的要求作出反应，可以对机电振 荡产生阻尼，可以阻尼低频振荡，从而提高电力系统暂态稳定水平； ｅ、针对于油田周围偷电现象，直流电源不符合民用电器标准，有效地防止 居民偷电。 ②再生能量处理技术 ①有效防止居民偷电现象。 ②使用过流保护技术，减少对电动机、拖动设备和变频器的损坏。 五，结论与建议 油井高效直流节能控制系统在我区得到成功的运用，取得了较好的经济与 社会效益，我区将立足自身，继续此技术跟踪运行情况，不断将此技术改进与完 善；与此同时，继续深入研究，寻找各种解决实际困难的方法。 科技博览ｌ ２８５