D D EC抽油机电动机断续供电多功能节能控制器测试研究

周胜利（中国石油天然气集团公司节能技术监测评价中心）

D D EC抽油机电动机断续供电多功能节能控制器测试研究

周胜利（中国石油天然气集团公司节能技术监测评价中心）

D D E C抽油机电动机断续供电多功能节能控制器，是油田近年来出现的新型节能产品，通过四大功能控制模块一体化设计，实现自动跟踪、自动检测、自动控调。该产品将星三角变换技术、无功自动补偿技术和电压调节技术有机融合在一起，使电动机运行更加高效，无噪音、无污染，机采系统得到整体优化，产液量不减，单耗更小，试验表明，在操作、维护方面节能效果显著。

抽油机 一体化设计 优化运行 节能评价

D D EC抽油机电动机断续供电多功能节能控制器将星三角变换技术、无功自动补偿技术以及电压调节技术有机地融合在一起，其核心是抽油机运行参数、基本工况保持不变，根据抽油机负荷的周期性变化，通过电力电子器件实时动态地调整电动机的供电方式，采用断续供电技术并集成星三角自动转换和电容的动态自动补偿技术，合理调整电动机输入功率。实验表明这种运行方式能取得显著的节能效果，从根本上实现抽油机的电气节能。

1 装置构成

D D EC抽油机电动机断续供电多功能节能控制器节能装置四大功能控制模块见图1。包括：CPU集成控制模块、数采模块、触发驱动模块、电源模块，实现了一体化设计，装置维护、更换方便，现场操作更加简洁，操作人员安全程度更高。

2 工作原理

CPU集成控制模块对电动机的各种输入数据（信号）进行计算处理，并根据计算结果判断出电动机的运行特性，自动选择电动机的节能方案，使得运行效率达到最佳，依次实现自动监测、自动跟踪、自动调控，在井况变化时保证电动机正常高效的运行状态。

3 产品特点

节能控制器完美地解决了断电后再通电时的电流冲击问题[1]。在不用该装置的情况下冲击电流会达到额定电流的7倍左右，在采用该装置的情况下，通电瞬间的“启动”电流一般不超过额定电流。在提高功率因数和达到较高节能效果的同时，实现了谐波含量对电网无污染的技术攻关，完全满足电网对用户设备谐波含量的要求。

4 测试内容和方法

测试采用对比法进行，即在测试过程中，保持基本参数不变（动液面、冲速、冲程、油压、套压等），在做功相同的情况下，哪种方式更省电，省多少电。

机械采油系统的测试按照石油行业标准SY/T5264—2006《油田生产系统能耗和计算方法》进行，同时参照国标G B/T 6422—2009《用能设备能量测试导则》。

电器测量参数包括：电流、电压、功率因数、输入功率、输入无功功率；

抽油机井参数包括：冲程、冲速、产液量、动液面、平衡度。

计算参数包括：吨液百米单耗、有功节电率、无功节电率及综合节电率。

5 试验井现状

水力模拟井位于杏西油田北部B38-26井，人工井底1594 m，套管深度1605 m。封堵深度为1355m，泵深1000m。

◇抽油机：CY J10-3-37H B型，冲程3m，冲速6min-1；

◇标准罐：0.75m3；

◇抽油泵泵径：φ57mm；

◇电动机型号：Y LP280S-8型，额定功率37k W；

◇变压器型号：S9-50/0.6，额定容量50k VA。

试验井的工作流程：是以水为介质在井筒和地面测试装置中形成循环回路，在产液量及动液位一定的情况下，通过计量检测设备提取数据，再进行能耗计算和分析评价。

6 测试结果

6.1 试验井特点

试验井是由生产井改造而成，因此它与生产井有较大近似性，其特点是：装备具有普遍性，检测仪表配备精良，工况相对稳定，采集数据更科学更准确。

6.2 具体测试方法

为了全面了解D D EC抽油机节能控制器的实际应用效果，我们在测试过程中选取抽油机井3个动液位（300m、600m、800m）对其进行对比测试。

各动液位最大及最小悬点载荷见表1。

表1 悬点载荷

6.3 原态测试结果

原工况测试结果见表2。

6.4 节态测试结果

应用D D EC抽油机节能控制器测试结果见表3。

6.5 应用该产品前后数据比较

原态与节态测试数据横向对比及其应用效果见表4。原态与节态电动机实际运行平均电流对比见图2。原态与节态电动机实际运行平均功率对比见图3。

表2 试验井测算数据

表3 试验井D D E C抽油机节能控制器测算数据

表4 D D E C抽油机节能控制器节能测试对比数据

7 结果分析评价

1）从平衡度上分析，D D EC节能控制器与普通配电箱相比略有下降（表1及表2），这说明两种控制箱平衡点不在同一位置。对于同一台抽油机而言，应用D D EC节能控制器其平衡点更接近于轴心位置。

2）从运行电流上分析，D D EC节能控制器实际运行电流只有普通控制箱的1/3，这说明在电动机负荷较轻的情况下，电动机自动切换到星运行状态，不仅降低了电动机容量，提高了功率因数，而且在很大程度下降低了电动机自身损耗及线路损耗，间接延长了电动机的使用寿命。

3）从抽油机上下冲程最大电流上分析，应用D D EC节能控制器后电动机运行峰值电流与峰值功率显著下降，减少了电动机硬特性对抽油机机械系统的不利影响，降低了抽油机系统机械受力与损耗，降低了系统能耗。

4）根据不同抽油机负荷和配重情况，采用D D EC多功能节能控制器可使抽油机运行功率因数保持在0.9~1.0范围。实现抽油机电动机有功、无功双重节电，试验表示其有功节电率可达14%，综合节电率可达20%以上。

5）根据对比数据分析，D D EC节能控制器的节电效果随着动液位的变深，其节电效果逐渐减小，说明其节能效果与负载状况密切相关，负荷越轻节电效果越显著，表现为负相关的关系。具体情况见图4。

8 结论

1）使用D D EC节能控制器在抽油机周期变动负荷下，合理调整电机输入功率，保障电动机在高效区域运行。降低各种损耗，在保证产液量的前提下，整体提高抽油机系统效率。

2）D D EC节能控制器操作、维护简便，应用可靠，安全程度更高。

3）D D EC节能控制器实现了一体化设计，集各种节能技术于一身并使之有机融合，科技含量高，自动化程度高。

4）D D EC节能控制器针对油田专门设计，具有应用机型种类多（5～14型），冲速调整范围宽（2～9min-1），耐高温、低温（-40～40℃），可近控远控等特点，应用前景十分广阔。

[1]赵琳琳.A D E C型节能控制器不让1度电被浪费掉[J].石油石化物资采购.2008（6）.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.03.012

周胜利，1997年毕业于佳木斯工学院，工程师，从事节能评价工作，E-mail：zhoushl0459@cnpc.com.cn，地址：黑龙江省大庆市让胡路区西宾路552号，163455。

2012-02-28）