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EN600变频器在游梁式抽油机的应用
通过易能多个系列变频器在各个型油田的实际使用数据测算可得,在油田游梁式抽油机的应用中,变频节能比可达30~50%,同时,产油量可增加20~30%。综上所述,易能EN600产品作为高新技术产品,已广泛应用石油行业的各部门。

一、游梁式抽油机用途


      游梁式抽油机,俗称磕头机,也称游梁式曲柄平衡抽油机,指含有游梁,通过连杆机构换向,曲柄重块平衡的抽油机。油田作为一个特殊行业,有其独特的背景, 目前,抽油机是应用最普遍的石油开采机械之一,油田主要耗电设备,用电量高达油田总用电量的40%,该种设备使用效率较低,一般在30%左右。

图1.jpg


二、游梁式抽油机工作要求及工艺流程


游梁抽油机负载是特点的时变负载,负载承周期性变化,有动、静负载特性之分。起动初始状态要求拖动电机的起动力矩是抽油机实际负载的3~4倍以上,起动力矩是抽油机选配电机的第一要素。因此,按起动力矩设计的系统负载功率必然匹配不佳,实际运行负载功率都远小于电机的额定功率,存在“大马拉小车”现象。过剩的抽油能力令抽油机的无功抽取时间增加,造成油井开采的电费成本居高不下,能源浪费十分严重。


游梁式抽油机有以下 主要特点:


1 、整机结构合理、工作平稳、噪音小、操作维护方便;


2 、游梁选用箱式或工字钢结构,强度高、刚性好、承载能力大;


3 、减速器采用人字型渐开线或双圆弧齿形齿轮,精度高、承载强,寿命长;


4 、驴头可采用上翻、上挂或侧转三种形式之一;


5 、刹车采用外抱式结构,配有保险装置,操作灵活、制动迅速、安全可靠;


6 、底座采用地脚螺栓连接或压杠连接两种方式之一


            


 图1.PNG


三、EN600系列变频器在游梁式抽油机上应用方案


1 、EN600产品在游梁式抽油机上应用可行性。


游梁式抽油机是一种四连杆机构,一端是抽油载荷,另一端是平衡配重载荷。对于支架来说,若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,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,平衡率越低需要电动机提供的动力越大,而实际上抽油载荷每时每刻都在变化,平衡配重不可能和抽油载荷完全一致,游梁式抽油机节能原理就是平衡技术 上冲程,驴头悬点提起与悬绳器相连的抽油杆柱和液柱,在抽油机未进行平衡的条件下,电动机就要付出很大的能量。在下冲程时,抽油机杆柱反转而对电动机做功,使电动机处于发电机的运行状态。抽油机未进行平衡时,上、下冲程的载荷极度不均匀,这样将严重地影响抽油机的四连杆机构、减速箱和电动机的效率和寿命,恶化抽油杆的工作条件,增加它的断裂次数。为了消除这些缺点,一般在抽油机的游梁尾部或曲柄上或两处都加上了平衡重,这样一来,在悬点下冲程时,平衡重从低处上升至高处,平衡重位能增加。平衡重所增加的位能由两部分构成:油杆柱下落所释放的位能与电动机产生的能量。在上冲程时,平衡重由高处下落,把下冲程时储存的位能释放出来,帮助电动机提升抽油杆和液柱,减少电动机在上冲程时所需给出的能量。目前使用较多的游梁式抽油机,都采用了加平衡配重的工作方式,因此在抽油机的一个工作循环中,有两个电动机运行状态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。 此外, 下冲程时,电动机处于发电状态时,释放能量,电能直接回馈给电网,造成供电系统功率因数降低,对电网质量影响较大。


2 、EN600系列抽油机应用的原理及接线图


电动机进入再生发电状态所产生的电能会引起主变频器主回路直流母线电压升高,在变频器主回路直流母线两端加制动电阻和制动单元,用来消除倒发电造成的危害。


图3.PNG

3 主要参数设置表


功能码参数

设定值

解释

F01.00

1

AI1  模拟电位器给定频率

F01.15

1

外部端子启停

F01.17

400

加速时间 40

F01.18

400

减速时间 40

F08.18

1

X1  正转启停


F00.24

1

有速度传感器矢量控制

F15.O1

根据机型选择

电机额定功率

F15.02

根据机型选择

电机额定电压

F15.03

根据机型选择

电机额定电流

F15.04

根据机型选择

电机额定频率

F15.05

根据机型选择

电机额定转速

F15.06

根据机型选择

电机极对数

F15.19

2

电机旋转自整定


四、EN600产品游梁式抽油机应用优势


1 、EN600可根据负载智能调节功率输出。根据油量大小可调节电机速度35.00~60.00Hz,可实现节能率20~30%,同时提高功率因数;


2 、动态调节磕头机的冲程周期时间,随着油井由浅入深的抽取,油量逐渐减小,出现泵充满度不足,泵效下降,当油井的供油能力小于抽油泵排量时,就造成泵抽空和液击现象。降低频率,电机转速下降,提高充满度,不仅节能而且增加原油产量;


3 、动态调节磕头机上/下冲程速度,适当降低下行程速度,提高充满度,适当提高上行程速度减小漏失系数,使磕头机工作在最佳运行状态,有效提高单位时间内原油产量;


4 、特殊算法抑制再生能量,减小能量损失;


5 、防空抽,动态调节磕头机冲程频次和上、下行程速度。设定电机的输出功率标准值,实时检测电机输出功率,控制电机转速,大于标准值,加速。反之减速,实现闭环控制。


 


五、结束语


       通过易能多个系列变频器在各个型油田的实际使用数据测算可得,在油田游梁式抽油机的应用中,变频节能比可达30~50%,同时,产油量可增加20~30%。综上所述,易能EN600产品作为高新技术产品, 已广泛应用石油行业的各部门。    由于油井的类型和工况千差万别,井下渗油和渗水量每时每刻都在变。磕头机的负载变化是无规律的,故采用 EN600 变频调速技术,使磕头机完全发挥功效,实现系统效率的提高,达到节能增产的目的。



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