付希慶 李柏宇 王成

大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠第三油礦 黑龍江省大慶市 163000

摘要：在油田采油中應(yīng)用節(jié)能保護(hù)器具有提高變壓器容量、降低線路損耗及提高負(fù)載率等作用，其主要采用補(bǔ)償技術(shù)及電機(jī)斷相等，使抽油機(jī)電機(jī)效率提高并降低能耗。本文針對(duì)抽油機(jī)電機(jī)節(jié)能保護(hù)器在油田中的應(yīng)用進(jìn)行深入的分析探討。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī)電機(jī)；節(jié)能保護(hù)器；油田；應(yīng)用

本文以我國(guó)著名的長(zhǎng)慶油田為研究對(duì)象，長(zhǎng)慶油田二廠是應(yīng)用抽油機(jī)電機(jī)節(jié)能保護(hù)器最成功的油田之一，其在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中貢獻(xiàn)出巨大的力量。長(zhǎng)慶油田采油二廠當(dāng)前使用的抽油機(jī)主要有CYJ-7-2.5-26HB與CYJ-8-3.0，但長(zhǎng)慶油田采油二廠電網(wǎng)過于繁雜且線路長(zhǎng)，許多電能難以充分利用。另外，施工抽油機(jī)未設(shè)置保護(hù)裝置，導(dǎo)致負(fù)荷失衡有雷擊等問題造成電機(jī)燒毀等。這對(duì)于長(zhǎng)慶油田采油二廠的發(fā)展十分不利，因此，要對(duì)其抽油機(jī)全面改進(jìn)，促進(jìn)長(zhǎng)慶油田采油二廠的可持續(xù)發(fā)展。

一、抽油機(jī)電機(jī)節(jié)能保護(hù)器的闡述

根據(jù)長(zhǎng)慶油田采油二廠的實(shí)際情況，其引進(jìn)了抽油機(jī)節(jié)能保護(hù)器，這種保護(hù)器具有過流、節(jié)能及過載保護(hù)雙重功能。另外，抽油機(jī)節(jié)能保護(hù)器采用了補(bǔ)償技術(shù)與過載保護(hù)模塊，大大彌補(bǔ)了傳統(tǒng)抽油機(jī)低效、晚燒毀及高能耗的運(yùn)行缺陷。

（一）抽油機(jī)電機(jī)節(jié)能保護(hù)器的工作原理

要確保電網(wǎng)電力的經(jīng)濟(jì)效益，就必須充分發(fā)揮電力變壓及線路供電等設(shè)備的利用率。電機(jī)功率因數(shù)作為供電設(shè)備的重要指標(biāo)，其決定了供電設(shè)備利用率的高低。如一臺(tái)200KVA配電變壓器，如果該變壓器平均功率為0.的負(fù)載供電，即僅擁有140KW的有功功率；若改變平均功率電阻性負(fù)載，假設(shè)改變功率因數(shù)為1的電阻性負(fù)載，即該配電變壓器可提供將近180的KW的有功功率，從中可發(fā)現(xiàn)，增加用戶功率因數(shù)則可提高供電設(shè)備的利用率。

另外，在電機(jī)啟動(dòng)箱中設(shè)備相應(yīng)低壓電力容器設(shè)備，可達(dá)到提高設(shè)備功率因數(shù)目的，其主要是利用電機(jī)感性電流與電容器容性電流相位互差的效果，兩者在并聯(lián)運(yùn)行時(shí)可發(fā)生互相的補(bǔ)償，即向電機(jī)提供無(wú)功功率，減少電機(jī)無(wú)功功率的損失。

（二）電容器無(wú)功補(bǔ)償量

電機(jī)功率在0.95的因數(shù)為最佳，也是最理想與最經(jīng)濟(jì)。若電機(jī)功率因數(shù)小于0.95時(shí)，電機(jī)功率因數(shù)會(huì)出現(xiàn)線性狀態(tài)，若超過0.95時(shí)，電機(jī)功率因數(shù)會(huì)出現(xiàn)非線性狀態(tài)，即擴(kuò)大電容器容量。在進(jìn)行電動(dòng)機(jī)無(wú)功率補(bǔ)償?shù)倪^程中，必須考慮其實(shí)際有功功率以及功率因數(shù)選擇配電容器，從而使電機(jī)安裝后的功率因數(shù)會(huì)超過0.95。

二、現(xiàn)場(chǎng)案例研究分析

為了實(shí)驗(yàn)節(jié)能保護(hù)器的運(yùn)行效果，提前制定好現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的方案，再根據(jù)方案設(shè)計(jì)對(duì)主要的部件進(jìn)行性能的篩選，最終的目的是為了提高電機(jī)的整體性能。具體實(shí)施措施如下：

（1）為了避免實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)操作過電壓及自激過電壓等情況，先進(jìn)行將電容器的接觸器切換。電容器接觸器具帶抑制涌流的設(shè)備，其能夠大大降低合閘流及抑制過電壓，起到電容器保護(hù)的作用，并且延長(zhǎng)電容器的使用壽命。

（2）選擇電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器。電動(dòng)機(jī)保護(hù)器具有過流、短路、過載等保護(hù)功能，并且?guī)в袌?bào)警指示及故障檢測(cè)等功能。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)用過程中若出現(xiàn)斷相、溫度過高等異常狀態(tài)時(shí)，電機(jī)機(jī)綜合保護(hù)器可及時(shí)斷開電器開關(guān)觸頭，起到電機(jī)動(dòng)可靠的保護(hù)作用。

（3）為了避免電容器在運(yùn)行過程出現(xiàn)負(fù)荷溫度過高的現(xiàn)象，在控制柜加裝防雨置及在箱體兩側(cè)加開設(shè)通風(fēng)窗。

三、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果分析

在2012至2013年的之間，長(zhǎng)慶油田采用抽油機(jī)節(jié)能保護(hù)器之后，其實(shí)現(xiàn)各種的效果。

（一）有功節(jié)能分析

在長(zhǎng)慶油田5口井中采用了抽油機(jī)節(jié)能保護(hù)器，其中這五口井的有功能率減少了3.3Kw，每一個(gè)工作是減少3.3X24h/=79.2KW·h/d，每一年節(jié)省的電能為7.9*79.2KWH/d*360d=28512KW·h，每年節(jié)省的電費(fèi)在28512KWh*0.62/KWh=17677.44元。其中的效果十分顯著。

（二）無(wú)功功率節(jié)能

KQ是當(dāng)前無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量最常用的一種，無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量是指減少1kvar無(wú)功功率且提供有功功率，在長(zhǎng)慶油田5口井當(dāng)中，無(wú)功功率下降了34.588kvarX0.2KW/kvar=6.9176KW，每一個(gè)工作日節(jié)省電量為6.9176KWx24h=168.0KWh，每一年節(jié)少電費(fèi)為166.0.224KWhX360=59768.064KWh，每年節(jié)省電費(fèi)為59768.064KWH*0.062元/KWh=37056.1997元。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述。本文抽油機(jī)電機(jī)節(jié)能保護(hù)器的工作原理進(jìn)行相應(yīng)的分析與比較，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際的研究，針對(duì)長(zhǎng)慶油田安裝電機(jī)節(jié)能保護(hù)器的功率與無(wú)功率效果分析，通過安裝后的結(jié)果證明節(jié)能保護(hù)器具有顯著的經(jīng)濟(jì)節(jié)能效果，值得我國(guó)廣大油田企業(yè)的推廣與使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭洪全，王武慶，馬洪濤，等. 抽油機(jī)電機(jī)節(jié)能保護(hù)器在油田的應(yīng)用[J]. 中國(guó)科技博覽，2013（27）：623-623.

[2]蔡甫權(quán)，蔡甫寒，楊立. 淺析抽油機(jī)專用節(jié)能保護(hù)器的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[C]// 第五屆全國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)電氣技術(shù)交流研討會(huì). 2004.

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控制系統(tǒng)的中心是PLC，觸摸屏與 PLC 的雙向通信。根據(jù)觸摸屏能夠設(shè)定粗細(xì)不相同的工件直徑和刀具前進(jìn)與后退的速度，與此同時(shí)刀具移動(dòng)的位移量能夠顯示在觸摸屏上；PLC根據(jù)控制驅(qū)動(dòng)器，使步進(jìn)電機(jī)能夠完成對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)。在運(yùn)行過程中當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，能夠自動(dòng)發(fā)出急停信號(hào)，自動(dòng)切斷動(dòng)力電源，使設(shè)備的安全得到保障，在觸摸屏上會(huì)彈出一個(gè)窗口，故障原因?qū)崟r(shí)顯示；當(dāng)設(shè)備在運(yùn)行的過程中遇到緊急情況需要對(duì)其停止時(shí)，也可以使用外部的急停按鈕來(lái)對(duì)動(dòng)力電源進(jìn)行切斷。氣缸活塞的運(yùn)動(dòng)行程可以用外部傳感器來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，即氣缸送料或是夾緊到位時(shí)，磁性開關(guān)能夠檢測(cè)到信號(hào)，PLC通過獲得到的信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)氣缸和電機(jī)做出對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。

五、軟件部分的設(shè)計(jì)

通過PLC編程來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)倒角機(jī)的控制部分，為了對(duì)PLC軟件的優(yōu)點(diǎn)充分展示，在編程過程中要通過對(duì)流程工藝和PLC指令進(jìn)行系統(tǒng)的分析，用模塊化的結(jié)構(gòu)思想，對(duì)整個(gè)模塊的分解和各個(gè)模塊間的邏輯互鎖功能得以實(shí)現(xiàn)，用此完成對(duì)于整個(gè)PLC系統(tǒng)程序編制。

倒角機(jī)控制系統(tǒng)總共分成參數(shù)設(shè)置、自動(dòng)運(yùn)行、手動(dòng)操作以及故障處理四個(gè)基本模塊：

1、手動(dòng)操作：其中包括有右手動(dòng)操作和左手動(dòng)操作。按下左/右手動(dòng)的按鈕，就能夠?qū)崿F(xiàn)左/右手動(dòng)獨(dú)立運(yùn)行。在此模塊使用時(shí)，倒角機(jī)可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)所有動(dòng)作，比如說(shuō)，按下觸摸屏中的“快進(jìn)”或者是“快退” 按鈕健，倒角機(jī)切削裝置的 “快進(jìn)”或 快退”就能夠?qū)嵭小?/p>

2、自動(dòng)運(yùn)行：在理想工作狀態(tài)下的倒角機(jī)，都是根據(jù)此模式運(yùn)行的，整個(gè)倒角工序的自動(dòng)化能夠?qū)崿F(xiàn)。進(jìn)入此模式時(shí)，按下觸摸屏界面上的“啟動(dòng)”按鈕健，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)倒角機(jī)的往復(fù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)，直到按下觸摸屏界面的“返回”或者“停止”按鈕健時(shí)，機(jī)器就能夠停止運(yùn)作。此模式退出之后，倒角機(jī)的動(dòng)力裝置就能夠自動(dòng)返回到原始狀態(tài)，即：氣缸回退，切削裝置原點(diǎn)返回。

結(jié)語(yǔ)：高速自動(dòng)倒角機(jī)根據(jù)PLC 程序的模塊化進(jìn)行設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行得以實(shí)現(xiàn)，根據(jù)觸摸屏的簡(jiǎn)單界面設(shè)定，PLC中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)得到顯示并對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，從而對(duì)系統(tǒng)的可操作性進(jìn)行提高。系統(tǒng)利用傳感器進(jìn)行限位，倒角機(jī)運(yùn)行時(shí)的安全可靠性能夠得到保障。用光電感應(yīng)器對(duì)工件的起始位置進(jìn)行檢測(cè)，工件長(zhǎng)度誤差和送料定位誤差進(jìn)行補(bǔ)償，通過反饋的信號(hào)，對(duì)刀具前進(jìn)的位移量進(jìn)行控制，倒角的精確性就可以實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊勇，孫甫照.基于 PLC 的制袋機(jī)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[ J].液壓與氣動(dòng)，2014（1）：85 -88.

[2]鐘麗瓊，等.一種基于 STC 單片機(jī)的正負(fù)壓測(cè)漏系統(tǒng)設(shè)計(jì)[ J].機(jī)床與液壓，2012（2）：62 -64.

[3]齊繼陽(yáng)，吳倩，何文燦.基于 PLC 和觸摸屏的氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[ J].液壓與氣動(dòng)，2013（4）：19 -22.