貝殼BKVF系列變頻回饋一體機(jī)在油田抽油機(jī)上的應(yīng)用
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1 引言
石油化工行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)行業(yè)，同時(shí)也是耗能大戶(hù)。目前，我國(guó)石油化工行業(yè)中抽油機(jī)的保有量在10萬(wàn)臺(tái)以上，電動(dòng)機(jī)裝機(jī)總?cè)萘吭?500MW，每年耗電量逾百億kW·h。抽油機(jī)的運(yùn)行效率特別低，在我國(guó)平均效率為25.96％，而國(guó)外平均水平為30.05％，年節(jié)能潛力可達(dá)幾十億kW·h。我國(guó)的油田不像中東的油田那樣有很強(qiáng)的自噴能力，多為低滲透的低能、低產(chǎn)油田，大部分油田要靠注水壓油入井，再用抽油機(jī)把油從地層中提升上來(lái)。以水換油或者以電換油是我國(guó)油田的現(xiàn)實(shí)，因而，電費(fèi)在我國(guó)的石油開(kāi)采成本中占了相當(dāng)大的比例，所以，石油行業(yè)十分重視節(jié)約電能。多年來(lái)，各采油廠(chǎng)一直在抽油機(jī)節(jié)能的問(wèn)題上下功夫，近幾年的實(shí)踐證明，變頻調(diào)速是最理想的高效調(diào)速節(jié)電技術(shù)。在油田生產(chǎn)中，應(yīng)用變頻技術(shù)，一是改造“大馬拉小車(chē)”設(shè)備，適應(yīng)變工況運(yùn)行，二是生產(chǎn)工藝自動(dòng)化的需要，作為閉環(huán)系統(tǒng)中理想的執(zhí)行器。因?yàn)橛吞锷a(chǎn)的特殊性，選用變頻器常重點(diǎn)考慮操作簡(jiǎn)單化，運(yùn)行的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性，出現(xiàn)故障后系統(tǒng)處理的靈活性。變頻技術(shù)的發(fā)展日新月異，在油田生產(chǎn)中也由過(guò)去的簡(jiǎn)單應(yīng)用發(fā)展到系統(tǒng)集成，自動(dòng)控制。所以，我們面臨的問(wèn)題是怎樣做到變頻、電機(jī)、負(fù)載整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用最優(yōu)化，節(jié)電效益最大化。
2 抽油機(jī)介紹及相關(guān)功能需求
抽油機(jī)(俗稱(chēng)叩頭機(jī))是石油開(kāi)采中的必備設(shè)備。一般，每個(gè)原油生產(chǎn)井都至少使用一臺(tái)抽油機(jī)，將深藏在地下(或海水中)的石油通過(guò)抽油管抽出。圖1給出了抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。抽油機(jī)的每個(gè)工作循環(huán)可分為上提抽油桿，下放抽油桿，從上提抽油桿轉(zhuǎn)換為下放抽油桿，從下放抽油桿轉(zhuǎn)換為上提抽油桿四個(gè)階段。
圖1中: 1—底座; 2—支架;
3—懸繩器; 4—驢頭;
5—游梁; 6—橫梁軸承座;
7—橫梁; 8—連桿;
9—曲柄銷(xiāo)裝置; 10—曲柄裝置;
11—減速器; 12—剎車(chē)保險(xiǎn)裝置;
13—剎車(chē)裝置;14—電動(dòng)機(jī);15—配電箱。
抽油機(jī)的負(fù)荷電流曲線(xiàn)如圖2所示。顯然抽油機(jī)的負(fù)載為一周期性變化的負(fù)載。抽油機(jī)由于其特殊的運(yùn)行要求，所匹配的拖動(dòng)裝置必須同時(shí)滿(mǎn)足三個(gè)最大的要求，即最大沖程，最大沖次，最大允許掛重。另外，還須具有足夠的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，以克服抽油機(jī)啟動(dòng)時(shí)嚴(yán)重的靜態(tài)不平衡。因此，往往抽油機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)確定的安裝容量裕度較大。
