抽油機微電腦節電箱節電效果

楊帆（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

大慶油田有限責任公司第三采油廠第一油礦206隊在2012年、共選出5口抽油機井安裝了微電腦節電箱，通過分析實測電參資料，對抽油機井安裝的微電腦節電箱的優缺點進行詳細分析，摸索出了適合安裝該節電箱的抽油機井，總結出了更加合理地使用調壓節能技術的新方法。

1 抽油機控制箱節電的意義

由于油田的抽油機慣性轉矩較大，工作時都是帶載起動，需要大功率起動，為了滿足起動需求，不得不配備額定功率大的電動機來拖動。另外電動機載荷是帶有沖擊性的變載荷，為了使拖動抽油機的電動機穩定運行并具有一定的過載能力，需按抽油機的最大功率來配備電動機。長期以來油田使用的抽油電動機大多處在輕載運行甚至是空載，而且電動機平均負載率為20%～30%之間，一部分抽油機井的負載率更低，功率因數低于0.6以下，這樣長期處于低負載、低功率因數狀態下運行，造成抽油機電動機的較大功率損耗。因此將先進的節能技術應用于機械采油井上。對減少機械采油井的能耗，降低原油成本。提高油田開發的經濟效益是非常必要的，機械采油井的節能潛力很大，經濟效益非常可觀。

2 微電腦控制電動機節電器的原理及技術指標

2.1 節電原理

微電腦控制電動機節電器是一個微電子相位、電流閉環跟蹤檢測、電子模塊自動調壓變流供電的全自動控制系統。能隨時自動跟蹤負載的變化，并通過閉環反饋系統控制電子模塊的導通角自動控制供電系統的電壓和電流，使電動機在最小電耗下運行，大大提高了電動機的效率，達到節電效果。微電腦控制電動機節電器見圖1。

該節電器采用了電流閉環反饋系統，可以在低電壓、小電流下頻繁啟動，可根據負載轉距的大小適當調節啟動電流和啟動時間，使電動機啟動電流始終維持在設定范圍內，避免了啟動瞬間的電流沖擊和機械沖擊[1]。

2.2 主要技術特點

1）良好的降壓恒流軟啟動功能。可根據負載情況在5-40 s范圍內，分別以2倍電動機額定電流范圍任意選擇調節，避免大啟動電流對電網的沖擊。

2）節電功能。當電動機處于輕載或空載時，自動轉入節電狀態，空載節電率可達70%左右，輕載節電率可達18%左右，功率因數可提高至0.85以上。

3）自動保護功能。該裝置具有錯相、缺相、過流、過壓、欠壓、過熱等多種保護功能，可大大延長電動機的使用壽命[2-3]。

微電腦控制電動機節電器原理見圖2。

3 現場應用效果分析

3.1 負載率越小，節電效果越明顯

通過數據表明，在負載率小于60%時，能夠取得較好的節能效果，而且負載率越低，效果越明顯。節能效果見圖3所示。它不僅適用于負荷緩慢變化的場合，而且在負荷變化速度較快和變化較大的場合，也能取得較好的節能效果。因此電動機裝機功率大，功率利用率低的抽油機井，即為“大馬拉小車”的井，這類井存在輕載運行狀態，具有節能潛力，適合應用微電腦控制電動機節電保護器。

3.2 運轉電流明顯下降，使抽油機運轉更加平穩

裝機前的上電流平均為28.6 A，下電流平均為28.9 A；裝機后的上電流平均為24.4 A，下電流平均為26.0 A。上電流平均下降了4.2 A，下電流平均下降了2.9 A，電流的下降使抽油機運轉更加平衡。

3.3 節電效果顯著，綜合節電率達到41.65%

根據安裝前后測試資料的對比，裝前平均有功功率為8.742 kW，裝后平均有功功率為5.222 kW，平均有功節電率為40.2%；裝前平均無功功率為14.01 kW，裝后平均無功功率為6.66 kW，平均無功節電率為52.5%；裝前平均功率因數為0.549，裝后平均功率因數為0.674，功率因數提高0.125，綜合節電達到41.65%。

4 經濟效益評價

安裝前用電量：W1=86 398 kWh

安裝后用電量：W2=50 412 kWh

每年節電量：ΔW=W1-W2=35 986 kWh

每臺抽油機微電腦控制箱總投入7 980元，按綜合節電率41.65%計算，每年單井節電35 986 kWh，電按0.51元計算不僅實現當年回收成本（投資回收期為170 d），而且當年節電效益8 352元。第二年以后.每年節電效益18 352元。經濟效益十分可觀。

5 結論

1）從現場的實際應用情況來看，微電腦控制電動機節電保護器不僅對電動機實現可靠的保護作用，而且對負載變化甚至長時間在輕載運行中，能自動跟蹤負載變化供電，不僅節能效果顯著，而且各種功能完備，具有廣泛的推廣價值。

2）盡管微電腦控制電動機節電保護器對電動機負載率較大的抽油機井也有一定節能效果，但是仍然建議選井時盡量選取負載率小的井，以便取得更好的節能效果。

[1]王薇.抽油機井節能控制箱的綜合評價[J].石油石化節能,2012(3):34-36.

[2]鄭海金.提高機械采油系統效率的理論研究及應用[J].石油學報,2004.1.1.

[3]鄭海金.一種有桿泵機械采油工藝參數確定方法[P].中國,ZL99109780.7,2002.5.29.