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(jié)電箱，通過分析實測電參資料，對抽油機井安裝的微電腦節(jié)電箱的優(yōu)缺點進行詳細分析，摸索出了適合安裝該節(jié)電箱的抽油機井，總結出了更加合理地使用調壓節(jié)能技術的新方法。

1 抽油機控制箱節(jié)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(wěn)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(tài)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(jié)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(fā)的經濟效益是非常必要的，機械采油井的節(jié)能潛力很大，經濟效益非?？捎^。

2 微電腦控制電動機節(jié)電器的原理及技術指標

2.1 節(jié)電原理

微電腦控制電動機節(jié)電器是一個微電子相位、電流閉環(huán)跟蹤檢測、電子模塊自動調壓變流供電的全自動控制系統(tǒng)。能隨時自動跟蹤負載的變化，并通過閉環(huán)反饋系統(tǒng)控制電子模塊的導通角自動控制供電系統(tǒng)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(jié)電效果。微電腦控制電動機節(jié)電器見圖1。

該節(jié)電器采用了電流閉環(huán)反饋系統(tǒng)，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(jié)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(jié)，避免大啟動電流對電網的沖擊。

2）節(jié)電功能。當電動機處于輕載或空載時，自動轉入節(jié)電狀態(tài)，空載節(jié)電率可達70%左右，輕載節(jié)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(jié)電器原理見圖2。

3 現場應用效果分析

3.1 負載率越小，節(jié)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(jié)能效果，而且負載率越低，效果越明顯。節(jié)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(jié)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(tài)，具有節(jié)能潛力，適合應用微電腦控制電動機節(jié)電保護器。

3.2 運轉電流明顯下降，使抽油機運轉更加平穩(wěn)

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(jié)電效果顯著，綜合節(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)電率41.65%計算，每年單井節(jié)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(jié)電效益8 352元。第二年以后.每年節(jié)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(jié)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(jié)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(jié)電保護器對電動機負載率較大的抽油機井也有一定節(jié)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(jié)能效果。

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

[2]鄭海金.提高機械采油系統(tǒng)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.