常规抽油机节能改造新技术的研究和应用.PDF

维普资讯 2006年6月 青海 石油 第 24卷第 2期 常规抽油机节能改造新技术的研究和应用 马军鹏 郭怀玉 鲍远敦 许慧玲 摘 要 为提高抽油机的电机利用率和功率因数，达到节能降耗的目的，常规游粱式抽油机改 造的核心就是改变常规油粱式抽油机的平衡方式和合理改变曲柄配重的重量。实践证明常规抽油 机实际功率利用率为30％一50％；两极平衡抽油机实际功率利用率为70％一80％，两极平衡抽油机 其节能效果显著，提高常规抽油机的平衡效果和电机功率利用率是技术改造的核心所在。 主题词 电机利用率 功率因数 两级平衡 1．常规抽油机改造的目的及意义 机械采油是油田开采必不可少的手段，而常规游梁式抽油机是机械采油的主力设备，具有 工作可靠，维护方便，经久耐用的特点，但其能耗过大，不能适应油田发展的要求，越来越成为 困扰油田生产和发展，影响原油生产成本的一大问题。 常规油梁式抽油机基本上采取曲柄平衡方式，还有较少一部分采用游梁平衡加曲柄平衡 的复合平衡方式。采用曲柄平衡的常规油梁式抽油机平衡扭矩是以曲柄转速产生的周期为 2~／w(w为曲柄角速度)的正／余旋函数 (这里将该曲柄平衡称为一级平衡)，而抽油机光杆载 荷扭矩曲线是一条偏态曲线，两条曲线的峰值并不对应，所以说，单独的曲柄平衡难以有效地 消减载荷扭矩的峰值。常规曲柄平衡抽油机由于曲柄重量较大，当曲柄由静止开始旋转时，为 克服曲柄重量产生的很大惯性矩，电机输出扭矩必须足够大，那么相应所需电机功率较大。当 抽油机正常运转时，曲柄产生的惯性矩相对减小，而载荷变化较小，输出轴上净扭矩相应较 小。此时电机输出功率也相应减小，而大部分输入电功率变成无用功 (铜耗和铁损)，白白的被 消耗，因此常规抽油机电机正常运转时利用率(3O％一50％)较低。此外，由上所述，常规抽油机 曲柄平衡扭矩曲线与载荷曲线相差较大，抽油机平衡效果不好 ，因此所需电动机输出扭矩和功 率变化较大，造成电机功率因数较低。现场测试常规抽油机功率因数一般只有20％一50％。 从以上两个方面来看，常规游梁抽油机由于平衡效果不好和曲柄重量较大的缘故，造成其 所需的电机功率较大，电机的功率因数较低，耗能较大。即使采用大启动扭矩电机，超高转差电 机以及 自耦变压。星三角转换，电容补偿、变频等节能手段，其节能效果也不是很好。 2．常规抽油机改造所采取的依据 为提高抽油机的电机利用率和功率因数，达到节能降耗目的，关键措施是要提高抽油机的 平衡效果和减小曲柄重量产生的惯性矩。我们对吐哈石油机械厂生产两极平衡游梁式抽油机 进行研究和现场测试，发现该厂生产的两极平衡游梁式抽油机取消了大回转半径的曲柄，同时 ★马军鹏，男，工程师，1997年毕业于西安石油学院，现在青海油田采油二厂生产运行科工作。 维普资讯 青海石油 2006年6月 采用二级平衡的方式，极大程度上提高了游梁式抽油机的平衡效果。根据现场检测两级平衡抽 油机的电机率利用率和功率因数较常规抽油机大得多。两极平衡抽油机实践证明其节能效果 显著。表 1为两级平衡抽油机和常规游梁抽油机性能对比。 如果将两级平衡抽油机的原理利用到常规抽油机上，将常规抽油机改成下偏游梁平衡和 曲柄平衡的复合平衡形式后，将大大提高常规抽油机的平衡效果和电机功率利用率，达到节能 降耗的效果。根据理论计算和已有的实际经验，常规抽油机改造后电机功率如表2所示。 表1抽油机性能对比 3．常规抽油机改造原理 宁号l 机型 抽油机型号 机功率(kw)功率指标(KN)rF降率 Il常规游粱抽油机CYJIO一4．2—53HBl37—45 O．010 l 对常规游梁式抽油机的改造 2l两级平衡抽油机IICYJQIO548IIPl 18．5 0．005 ll50％