張海鵬（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

隨著油田進(jìn)入高含水開發(fā)后期，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本逐年增加，油田節(jié)能降耗管理的精細(xì)化也在不斷加強(qiáng)，在抽油機(jī)皮帶斷裂后電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)造成的能耗浪費(fèi)這一方面，具有較大的節(jié)能降耗挖潛空間[1]。通過(guò)對(duì)近幾年來(lái)抽油機(jī)皮帶消耗情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，第三采油廠第四作業(yè)區(qū)平均每年更換抽油機(jī)皮帶約3 250余條，每年因電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)浪費(fèi)的電量約10.6×104kWh。為解決電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)的能源浪費(fèi)這一難題，亟待從技術(shù)上加以解決[2]。

1 設(shè)計(jì)思路及技術(shù)原理

為實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)自動(dòng)斷電功能，應(yīng)解決電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)的監(jiān)測(cè)與傳輸，傳輸信號(hào)的判斷與斷電這兩個(gè)技術(shù)問(wèn)題，電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)自動(dòng)斷電裝置研制成功后，能實(shí)現(xiàn)在抽油機(jī)皮帶斷裂后電動(dòng)機(jī)自動(dòng)斷電功能，達(dá)到對(duì)皮帶斷裂后不間斷監(jiān)測(cè)，按照設(shè)定的時(shí)間定時(shí)斷電，從而解決電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)造成的電能損耗問(wèn)題。

1.1 技術(shù)原理

電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)自動(dòng)斷電裝置主要由信號(hào)監(jiān)測(cè)器與電控線路兩部分組成，其中電控線路部分主要由SB1停止按鈕、SB2啟動(dòng)按鈕、KM1主交流接觸器、KM2中間繼電器、KT1斷電延時(shí)繼電器、KT2通電延時(shí)繼電器以及SQ電容式接近開關(guān)七個(gè)電器部件組成，電動(dòng)機(jī)斷電線路原理結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 電動(dòng)機(jī)斷電線路原理結(jié)構(gòu)Fig.1 Schematic structure diagram of the motor power-off line

為實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)斷電這一功能，將信號(hào)檢測(cè)器安裝在變速箱距輸出軸約10～15 cm，皮帶斷后變速箱輸出軸失去動(dòng)力停止旋轉(zhuǎn)，信號(hào)檢測(cè)器檢測(cè)不到信號(hào)后，斷電延時(shí)繼電器KT1開啟斷電延時(shí)，通電延時(shí)繼電器KT2接通，當(dāng)延時(shí)超過(guò)設(shè)定值時(shí)可判定輸出軸停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通電延時(shí)繼電器長(zhǎng)開觸點(diǎn)閉合接通中間繼電器KM2，中間繼電器常閉點(diǎn)轉(zhuǎn)換成常開，切斷電動(dòng)機(jī)運(yùn)行控制線后，電動(dòng)機(jī)不再運(yùn)行[3]。此時(shí)，斷電延時(shí)繼電器、通電延時(shí)繼電器、中間繼電器恢復(fù)原始狀態(tài)等待下次重新啟機(jī)。當(dāng)抽油機(jī)達(dá)到啟抽條件時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕SB2鍵，交流接觸器KM1自鎖吸合，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。

電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)自動(dòng)斷電裝置主要技術(shù)指標(biāo)是連接380 V電壓，斷電延時(shí)與通電延時(shí)時(shí)間要設(shè)定合理，一般情況下KT2定時(shí)30～60 s，通電延時(shí)KT2定時(shí)60 s即可滿足要求，并且斷電延時(shí)與通電延時(shí)可根據(jù)抽油機(jī)的沖次動(dòng)態(tài)調(diào)整。

1.2 技術(shù)關(guān)鍵

該裝置應(yīng)用的所有電氣元件符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，檢測(cè)器精度要達(dá)到技術(shù)指標(biāo)的要求，延時(shí)開關(guān)設(shè)定的時(shí)間要合理，安裝位置及布線合理，不影響抽油機(jī)以及電動(dòng)機(jī)正常工作[4]。

安裝該裝置后，在抽油機(jī)啟抽前要檢查各部件能夠正常工作，使用的電線符合標(biāo)準(zhǔn)要求，信號(hào)檢測(cè)器安裝要固定牢固，繼電器與配電箱控制開關(guān)連線布局合理，斷電延時(shí)與通電延時(shí)開關(guān)時(shí)間設(shè)定合理后方可啟抽[5]。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2.1 試驗(yàn)效果

電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)自動(dòng)斷電裝置從研制到現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成功后，目前已在第四作業(yè)區(qū)優(yōu)選5口皮帶頻繁斷脫抽油機(jī)進(jìn)行應(yīng)用（表1），抽油機(jī)皮帶每斷裂1次，電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)間按3 h計(jì)算，5口抽油機(jī)月度可節(jié)電約5 400 kWh，節(jié)省電費(fèi)約4 320元，扣除投入費(fèi)用，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益[6-7]。

表1 電動(dòng)機(jī)自動(dòng)斷電裝置現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及應(yīng)用效果統(tǒng)計(jì)Tab.1 Motor automatic power off device field test and application effect statistics

2.2 經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)所用的電器元件費(fèi)用測(cè)算，制作一套電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)自動(dòng)斷電裝置的全部費(fèi)用為296元，電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)自動(dòng)斷電裝置投入費(fèi)用見表2。

表2 電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)自動(dòng)斷電裝置投入費(fèi)用統(tǒng)計(jì)Tab.2 Motor no-load operation automatic power off device input cost statistics

第三采油廠第四作業(yè)區(qū)目前共有抽油機(jī)井512臺(tái)，所有抽油機(jī)如果全部安裝該裝置，電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)自動(dòng)斷電裝置經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)見表3，初期投入費(fèi)用為15.16萬(wàn)元，該裝置應(yīng)用壽命按5年計(jì)算，從表3統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)可以看出，從投入第2年開始即可盈利，5年節(jié)電盈利總額27.24萬(wàn)元，間接燒損電動(dòng)機(jī)5臺(tái)，總經(jīng)濟(jì)效益約36.4萬(wàn)元，該裝置具有推廣應(yīng)用價(jià)值[8-11]。

表3 電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)自動(dòng)斷電裝置經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)Tab.3 Evaluation of the economic benefits of the automatic power-off device for the operation of the motor without load

3 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

油田節(jié)能降耗管理精細(xì)化在不斷加強(qiáng)，在抽油機(jī)皮帶斷裂后電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)造成的能耗浪費(fèi)這一方面，電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)自動(dòng)斷電裝置投入費(fèi)用低，應(yīng)用年限長(zhǎng)，安裝應(yīng)用方便，應(yīng)用后具有較好的節(jié)能降耗效果并減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，具有較大的節(jié)能降耗挖潛空間。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗最大化，建議對(duì)每月皮帶斷脫2條以上的抽油機(jī)井加大應(yīng)用力度。為保證該裝置應(yīng)用安全，建議對(duì)該裝置定期進(jìn)行檢查，對(duì)老化電器元件及時(shí)進(jìn)行更換。該裝置的研制與應(yīng)用，解決了當(dāng)前油田電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)這一管理難題，為抽油機(jī)節(jié)能降耗提供技術(shù)支撐。