陳德兵 陶慶軍 徐輝

【關(guān)鍵詞】平均負載率 平均自然功率因數(shù) 能耗挖潛區(qū)

油田系統(tǒng)中，生產(chǎn)能耗主要體現(xiàn)在電力、燃料、水資源三大塊，電力消耗又分為采油、注水、輸油三大塊。2019 年我廠電力消耗總計7749.8 萬度，占總能耗的73.2%;其中，采油系統(tǒng)消耗占總電力消耗量65.7%，因而抽油井是主要用電設(shè)備。以“大數(shù)據(jù)”作為研究依據(jù)，確定降低抽油井電力消耗作為降本增效的突破點。

1. 背景

在油田配電系統(tǒng)中，抽油井電動機是主要用電負荷，512口井負載率統(tǒng)計分析見表1

結(jié)論： 采集數(shù)據(jù)中抽油井電動機負載率大于20% 的占40%。

512 口井自然功率因數(shù)分析見表2。

結(jié)論：電動機功率因數(shù)大于0.4 的占30%。而《石油企業(yè)抽油井管理標準》規(guī)定：電動機功率因數(shù)大于0.4，其負載率大于20%。

2. 方案

2.1 文獻綜述

2.1.1 異步電動機的電流—效率特性曲線【1】說明：曲線反應(yīng)效率隨電流的變化特征。同時，電流的大小反應(yīng)負載的大小，即成正比關(guān)系。因此我們利用負載率—效率特性曲線來確定臨界負載率。

2.1.2 異步電動機效率——自然功率因數(shù)特性曲線【1】說明：功率因數(shù)和效率隨負載率的增加有相似的變化規(guī)律，即效率和功率因數(shù)都隨負載率的增加而增大。因此我們利用負載率—功率因數(shù)的散點圖來建立數(shù)學(xué)模型。

2.2 采集參數(shù)，繪制負載率—效率特性曲線圖，確定臨界負載率

采集抽油井YCCH280-8 型電動機的參數(shù)，并計算效率和負載率統(tǒng)計結(jié)果見表3。

繪制負載率與效率關(guān)系見圖1：

結(jié)論：確定臨界負載率為13%、20%，并將圖形區(qū)域劃分電動機三個損耗區(qū)域，即在0-13% 之間的區(qū)域為挖潛區(qū)b1，負載率在13%-20% 之間的區(qū)域為低效區(qū)b2，負載率在20%-90% 之間的區(qū)域為高效區(qū)b3。

2.3 采集參數(shù)，繪制負載率功率因數(shù)散點圖，建立數(shù)學(xué)模型。

2.3.1 采集90 口抽油井用YCCH 型電動機的參數(shù)并繪制負載率—功率因數(shù)散點圖（如圖2）;

小結(jié)：依據(jù)90 口抽油井實際運行數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)預(yù)測，相關(guān)系數(shù)R 檢驗、回歸系數(shù)的顯著性t 檢驗、回歸方程的顯著性F 檢驗，均反應(yīng)了變量X 和Y 在關(guān)鍵區(qū)域的線性關(guān)系合理。因此，可以根據(jù)電動機的實際負載率，通過數(shù)學(xué)模型y1和y2 確定電動機的功率因數(shù)，調(diào)整小于臨界負載率β3 的電動機參數(shù)，從而選擇合適功率的電動機檔位或者進行無功補償，來降低用電設(shè)備的消耗，達到節(jié)能的目的。

3. 現(xiàn)場應(yīng)用

電動機損耗區(qū)分析方法在我廠五個作業(yè)區(qū)運用發(fā)揮了良好的效果，下面通過有代表性的三口井做詳細說明見表4。

結(jié)論：抽油井電動機負載率越低，措施實施后節(jié)電效果越好;抽油機平衡度對提高功率因數(shù)影響大;電動機功率的選擇是提高功率因數(shù)的關(guān)鍵;提高功率因數(shù)的步驟是：先進行電機參數(shù)調(diào)整，再進行抽油機平衡度調(diào)整，再進行整套裝置的無功補償，實施后，整體功率因數(shù)可提高到0.9 以上，平均節(jié)電率達到13%，達到節(jié)能降耗減排的目的。

4. 結(jié)語

抽油井電動機運行時的負載是不斷變化的，用平均功率法判斷電動機運行狀態(tài)，準確表達了電動機的實際運行參數(shù)，因此，我們用專用電動機參數(shù)測試儀器對抽油井電動機進行測試，并計算得到不同負載率β、效率η，根據(jù)電動機負載率和效率特性曲線確定臨界負載率β1 和β2，運用臨界負載率β1 和β2，根據(jù)負載率和功率因數(shù)特性散點圖建立數(shù)學(xué)模型y1 和y2，根據(jù)數(shù)學(xué)模型y1 和y2 確定第三臨界負載率β3 為15%，按照數(shù)學(xué)模型確定電動機工作在哪個區(qū)域，便于準確方便調(diào)整負載率小于15% 電動機的參數(shù)或者更換適合功率的電動機。