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一、游梁式抽油機(jī)用途
游梁式抽油機(jī),俗稱(chēng)磕頭機(jī),也稱(chēng)游梁式曲柄平衡抽油機(jī),指含有游梁,通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)換向,曲柄重塊平衡的抽油機(jī)。油田作為一個(gè)特殊行業(yè),有其獨(dú)特的背景, 目前,抽油機(jī)是應(yīng)用最普遍的石油開(kāi)采機(jī)械之一,油田主要耗電設(shè)備,用電量高達(dá)油田總用電量的40%,該種設(shè)備使用效率較低,一般在30%左右。
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二、游梁式抽油機(jī)工作要求及工藝流程
游梁抽油機(jī)負(fù)載是特點(diǎn)的時(shí)變負(fù)載,負(fù)載承周期性變化,有動(dòng)、靜負(fù)載特性之分。起動(dòng)初始狀態(tài)要求拖動(dòng)電機(jī)的起動(dòng)力矩是抽油機(jī)實(shí)際負(fù)載的3~4倍以上,起動(dòng)力矩是抽油機(jī)選配電機(jī)的第一要素。因此,按起動(dòng)力矩設(shè)計(jì)的系統(tǒng)負(fù)載功率必然匹配不佳,實(shí)際運(yùn)行負(fù)載功率都遠(yuǎn)小于電機(jī)的額定功率,存在“大馬拉小車(chē)”現(xiàn)象。過(guò)剩的抽油能力令抽油機(jī)的無(wú)功抽取時(shí)間增加,造成油井開(kāi)采的電費(fèi)成本居高不下,能源浪費(fèi)十分嚴(yán)重。
游梁式抽油機(jī)有以下
主要特點(diǎn):
1
、整機(jī)結(jié)構(gòu)合理、工作平穩(wěn)、噪音小、操作維護(hù)方便;
2
、游梁選用箱式或工字鋼結(jié)構(gòu),強(qiáng)度高、剛性好、承載能力大;
3
、減速器采用人字型漸開(kāi)線或雙圓弧齒形齒輪,精度高、承載強(qiáng),壽命長(zhǎng);
4
、驢頭可采用上翻、上掛或側(cè)轉(zhuǎn)三種形式之一;
5
、剎車(chē)采用外抱式結(jié)構(gòu),配有保險(xiǎn)裝置,操作靈活、制動(dòng)迅速、安全可靠;
6
、底座采用地腳螺栓連接或壓杠連接兩種方式之一
三、EN600系列變頻器在游梁式抽油機(jī)上應(yīng)用方案
1
、EN600產(chǎn)品在游梁式抽油機(jī)上應(yīng)用可行性。
游梁式抽油機(jī)是一種四連桿機(jī)構(gòu),一端是抽油載荷,另一端是平衡配重載荷。對(duì)于支架來(lái)說(shuō),若抽油載荷和平衡載荷形成的扭矩相等或變化一致,那么用很小的動(dòng)力就可以使抽油機(jī)連續(xù)不間斷地工作,在平衡率為100%時(shí)電動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力僅用于提起1/2液柱重量和克服摩擦力等,平衡率越低需要電動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力越大,而實(shí)際上抽油載荷每時(shí)每刻都在變化,平衡配重不可能和抽油載荷完全一致,游梁式抽油機(jī)節(jié)能原理就是平衡技術(shù)
。
上沖程,驢頭懸點(diǎn)提起與懸繩器相連的抽油桿柱和液柱,在抽油機(jī)未進(jìn)行平衡的條件下,電動(dòng)機(jī)就要付出很大的能量。在下沖程時(shí),抽油機(jī)桿柱反轉(zhuǎn)而對(duì)電動(dòng)機(jī)做功,使電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。抽油機(jī)未進(jìn)行平衡時(shí),上、下沖程的載荷極度不均勻,這樣將嚴(yán)重地影響抽油機(jī)的四連桿機(jī)構(gòu)、減速箱和電動(dòng)機(jī)的效率和壽命,惡化抽油桿的工作條件,增加它的斷裂次數(shù)。為了消除這些缺點(diǎn),一般在抽油機(jī)的游梁尾部或曲柄上或兩處都加上了平衡重,這樣一來(lái),在懸點(diǎn)下沖程時(shí),平衡重從低處上升至高處,平衡重位能增加。平衡重所增加的位能由兩部分構(gòu)成:油桿柱下落所釋放的位能與電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量。在上沖程時(shí),平衡重由高處下落,把下沖程時(shí)儲(chǔ)存的位能釋放出來(lái),幫助電動(dòng)機(jī)提升抽油桿和液柱,減少電動(dòng)機(jī)在上沖程時(shí)所需給出的能量。目前使用較多的游梁式抽油機(jī),都采用了加平衡配重的工作方式,因此在抽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)中,有兩個(gè)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和兩個(gè)發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)平衡配重調(diào)節(jié)較好時(shí),其發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)間和產(chǎn)生的能量都較小。
此外,
下沖程時(shí),電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)時(shí),釋放能量,電能直接回饋給電網(wǎng),造成供電系統(tǒng)功率因數(shù)降低,對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量影響較大。
2
、EN600系列抽油機(jī)應(yīng)用的原理及接線圖
電動(dòng)機(jī)進(jìn)入再生發(fā)電狀態(tài)所產(chǎn)生的電能會(huì)引起主變頻器主回路直流母線電壓升高,在變頻器主回路直流母線兩端加制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元,用來(lái)消除倒發(fā)電造成的危害。
3
、
主要參數(shù)設(shè)置表
功能碼參數(shù) | 設(shè)定值 | 解釋 |
F01.00 | 1 | AI1 模擬電位器給定頻率 |
F01.15 | 1 | 外部端子啟停 |
F01.17 | 400 | 加速時(shí)間40秒 |
F01.18 | 400 | 減速時(shí)間40秒 |
F08.18 | 1 | X1 正轉(zhuǎn)啟停 |
F00.24 | 1 | 有速度傳感器矢量控制 |
F15.O1 | 根據(jù)機(jī)型選擇 | 電機(jī)額定功率 |
F15.02 | 根據(jù)機(jī)型選擇 | 電機(jī)額定電壓 |
F15.03 | 根據(jù)機(jī)型選擇 | 電機(jī)額定電流 |
F15.04 | 根據(jù)機(jī)型選擇 | 電機(jī)額定頻率 |
F15.05 | 根據(jù)機(jī)型選擇 | 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速 |
F15.06 | 根據(jù)機(jī)型選擇 | 電機(jī)極對(duì)數(shù) |
F15.19 | 2 | 電機(jī)旋轉(zhuǎn)自整定 |
四、EN600產(chǎn)品游梁式抽油機(jī)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
1
、EN600可根據(jù)負(fù)載智能調(diào)節(jié)功率輸出。根據(jù)油量大小可調(diào)節(jié)電機(jī)速度35.00~60.00Hz,可實(shí)現(xiàn)節(jié)能率20~30%,同時(shí)提高功率因數(shù);
2
、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)磕頭機(jī)的沖程周期時(shí)間,隨著油井由淺入深的抽取,油量逐漸減小,出現(xiàn)泵充滿度不足,泵效下降,當(dāng)油井的供油能力小于抽油泵排量時(shí),就造成泵抽空和液擊現(xiàn)象。降低頻率,電機(jī)轉(zhuǎn)速下降,提高充滿度,不僅節(jié)能而且增加原油產(chǎn)量;
3
、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)磕頭機(jī)上/下沖程速度,適當(dāng)降低下行程速度,提高充滿度,適當(dāng)提高上行程速度減小漏失系數(shù),使磕頭機(jī)工作在最佳運(yùn)行狀態(tài),有效提高單位時(shí)間內(nèi)原油產(chǎn)量;
4
、特殊算法抑制再生能量,減小能量損失;
5
、防空抽,動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)磕頭機(jī)沖程頻次和上、下行程速度。設(shè)定電機(jī)的輸出功率標(biāo)準(zhǔn)值,實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)輸出功率,控制電機(jī)轉(zhuǎn)速,大于標(biāo)準(zhǔn)值,加速。反之減速,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
五、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)易能多個(gè)系列變頻器在各個(gè)型油田的實(shí)際使用數(shù)據(jù)測(cè)算可得,在油田游梁式抽油機(jī)的應(yīng)用中,變頻節(jié)能比可達(dá)30~50%,同時(shí),產(chǎn)油量可增加20~30%。綜上所述,易能EN600產(chǎn)品作為高新技術(shù)產(chǎn)品,
已廣泛應(yīng)用石油行業(yè)的各部門(mén)。
由于油井的類(lèi)型和工況千差萬(wàn)別,井下滲油和滲水量每時(shí)每刻都在變??念^機(jī)的負(fù)載變化是無(wú)規(guī)律的,故采用
EN600
變頻調(diào)速技術(shù),使磕頭機(jī)完全發(fā)揮功效,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)效率的提高,達(dá)到節(jié)能增產(chǎn)的目的。
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