軟啟動節能控制柜在潛油電泵井上的應用

吳宇瀅（大慶油田有限責任公司第三采油廠工程技術大隊 黑龍江 大慶 163113）

引言

潛油電泵工作在高溫、高壓的油、氣、水三相介質中，含有一定的腐蝕物和砂、蠟等，工作環境惡劣，線路損耗大，啟動電流為正常值3～8倍，對電泵電纜及電機的沖擊較大，易造成泵軸損壞。

一、電泵機組損壞原因分析

電泵機組的損壞可以從以下三個方面來分析：

（1）潛油電泵軸是潛油電泵的重要部件,泵軸細而長,傳遞的功率大,工作時扭轉角較大,易于引起泵軸過早斷裂。

（2）頻繁啟機易造成泵軸斷。每啟動機組一次，井下電機上會加以電機額定電流的3—8倍的沖擊電流，對泵的機械沖擊損害較大，容易發生軸斷問題。

（3）每停機一次，在電泵供電系統中產生放電反沖擊，使電纜絕緣下降；井下電機上會加以電機額定電流的3—8倍的大電流沖擊，電纜絕緣性能受到較大影響，對電纜絕緣低的井容易造成電纜被擊穿而燒泵。

二、軟啟動裝置的工作原理

軟啟動控制技術主要應用電子技術，由16位單片機對可控硅導通角進行智能控制輸出電壓。在電泵井啟動與停機過程中，對起停機時間，及啟動電壓進行人工設置。啟動過程中，可控硅使電機工作電壓由零伏無級連續升至機組額定電壓值，旁通開關自動吸合，這時軟啟動器實現監控、保護和測量功能。停機過程中，停機調整時間之初，旁通開關打開，轉到軟啟動器工作，在調整時間內軟啟動器實現軟停功能，避免了操作過電壓對電機及電纜絕緣造成的破壞。

從北3-2-60井啟動電流特征曲線圖（圖1）可以看出，常規全壓啟動存在瞬時電流沖擊波峰，瞬時（1-2S）電流高達239A，而軟啟動使電機工作電壓在10S內由完成啟動過程，電機運行電流平穩增加，最高值只有81A，避免了瞬間的峰值大電流沖擊。

主要技術指標如下：

⑴啟動電壓5%～95%U，啟動、停機時間0～60s可調；

⑵欠載、過載、短路、缺相、電流不平衡保護；

⑶三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因數自動顯示。

三、現場試驗

在17口電泵井安裝了軟啟動控制屏，便于長期觀察軟啟動控制屏的應用效果。目前，該17口井運行良好，軟啟動裝置沒有出現任何故障。

電泵井安裝軟啟動控制屏后運行情況表 表1

四、效果分析

1.啟動機組時的沖擊電流大大下降

普通控制屏電泵機組啟動電壓為全壓啟動，會帶給機組4-8倍額定電流的大電流沖擊，安裝軟啟動控制屏，啟動電壓全部實施降壓啟動，啟動電壓為額定電壓的19%。

2.最大限度降低了電流沖擊

普通控制屏電泵機組起停機時間由瞬間（1S～2S）完成，存在明顯沖擊波，安裝軟啟動控制屏后起停時間為13S，最大限度降低了電流沖擊；

3.減緩機組絕緣值下降的速度

更換軟啟動控制屏井，機組絕緣指標保持了作業投產時2000MΩ的指標值；沒有安裝的井，平均下降了23MΩ。軟啟動技術可以減緩機組絕緣值下降的速度，有利于延長電泵機組使用壽命。

五、結論及認識

1.軟啟動使啟動電流由全壓啟動時額定電流的3-8倍降低到2倍左右，消除了啟動時大電流對電纜的沖擊。

2.軟啟動能平緩升壓，降低了啟動電流，避免了機組轉軸由靜態突然加速所造成的機械損傷，降低了機組斷軸的幾率；

3.軟啟動裝置投入成本低，無需其它配套設施，具有和變頻控制屏相媲美的啟動性能，而費用只有相同功率變頻控制屏的三分之一，適合大面積推廣應用。

[1]張玉斌,于海春潛油電泵機組質量可靠性評定.石油鉆探技術.2003.031（002）：31-34.