浅析变频技术在抽油机调参方面的应用--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

浅析变频技术在抽油机调参方面的应用

发表时间：2020/10/19 来源：《基层建设》2020年第19期作者：颜昌凤1 李乐佳2 颜卫华3

[导读] 摘要：抽油机为了获得更好的采油产出效果，普遍采取调整抽油机的参数，主要的手段就是调整抽油机的冲次。

        1.华北油田分公司二连分公司内蒙古锡林浩特市 026000
        2.渤海石油装备制造有限公司石油机械厂河北省任丘市 062552
        3.渤海钻探第四钻井公司生产保障与服务中心维修车间河北省任丘市 062552
        摘要：抽油机为了获得更好的采油产出效果，普遍采取调整抽油机的参数，主要的手段就是调整抽油机的冲次。在不更换采油设备的前提下，降低冲次是一种最可靠、最有效的办法，冲次是根据单井产液量的大小及泵径的不同，依据运行参数图确定的，过快会降低机采效率，增加不必要的功耗，过慢则会降低单井的产液量。
        关键字：抽油机冲次变频
        前言：为了提高单井抽油机的机采效率，降低冲次是一种最可靠、最有效的办法。主要的技术手段：在保证抽油机参数不变，利用变频技术合理调整变频器的参数，适当调整抽油机的转速，配合转速同时更换合适的抽油机皮带轮，保证抽油机有很好的采出比，下调抽油机的频率，电机的工作电压电流下降，从而实现节能的目的。
        一、背景原因
        为了提高单井抽油机的机采效率，每季度都会对某些单井做一些参数调整，抽油机冲次是衡量抽油机快慢的参数，与调整冲程相比，冲次调整比较简单，且易于实现。抽油机的冲次与电动机皮带轮直径大小和电机转速成正比，与减速器皮带轮直径大小成反比，所以，抽油机采用大减速比减速器，低速电机和小皮带轮可以实现抽油机的小冲次，现场一般通过改变电机转速和电机皮带轮直径的大小来调整冲次。
        每次调整冲次都需要更换电机轮，使用拔轮器更换电机轮有时会拔坏电机轮，且每次都需要启停抽油机，不仅打断了抽油机连续开采的工作制度，而且员工的劳动强度比较大，物质消耗也会很大。
        二、实施内容
        利用变频器的调速功能将电机的频率进行调整，使抽油机的冲次在不停电的情况下先调整到所需改变的冲次后，然后将电动机皮带轮换成5次轮或6次轮，增加皮带轮的轮径，因为增加电机皮带轮的直径，减速箱的皮带轮直径、减速箱的减速比和电机的转速没有变化，只是改变了电机皮带轮的直径，此时的抽油机的冲次就会被改变，因为抽油机的冲次与电动机皮带轮直径大小和电机转速成正比，在电机转速不变的情况下，皮带轮的直径增加使抽油机的冲次增加，更换完后，再次利用变频器将抽油机电机的频率往下调，使抽油机的冲次调整到油井设计运行的冲次参数为止。
        (一)、现场调查
        现场抽油机井冲次与所配皮带轮的直径:4冲皮带轮为160mm，5冲皮带轮为180mm，6冲皮带轮为200mm。
        （二）、冲次与传动轮的关系
        冲次=d1*n1/d2*i，d1=电机皮带轮直径，d2=减速箱皮带轮直径，n1=电机转速，i=减速箱减速比。
        抽油机的冲次与电动机皮带轮直径大小和电机转速成正比，与减速器皮带轮直径大小成反比，所以，抽油机采用大减速比减速器，低速电机和小皮带轮可以实现抽油机的小冲次。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        由于改变变速箱减速比重新设计减速箱的制造工艺比较复杂，另外，通过改变减速箱皮带轮的大小对调整冲次的效果不明显，且受到减速箱外形尺寸的限制较大。
        抽油机冲次是衡量抽油机快慢的参数，与调整冲程相比，冲次调整比较简单，且易于实现。
        （三）、具体做法
        1、首先将变频器的转矩提升参数设置合理，使电机在启动时能够获得更好的转矩，然后将变频器的电机参数的额定电流设置为使用电机的额定电流，变频器原有最大功率18.5KW不变，设置使用电机额定电流是为了增大变频器的电子热保护值，使电机在使用调速过程中在正常的保护范围内使用不动作。
        当通过控制面板或电位器改变变频器的频率时，电机的转速也会随之改变，以此来调整抽油机的减速箱减速器的转速，达到调整抽油机冲次的目的，实现不停机改变抽油机冲次的目的，根据变频器V/f曲线控制关系，当变频器的频率变化电压也会随之变化，抽油机上下冲程电流也会相应变化，整个传动输出功率发生改变，达到了节能降耗的效果。
        2、利用变频器的调速功能将电机的频率进行调整，使抽油机的冲次在不停电的情况下先调整到所需改变的冲次后，然后将电动机皮带轮换成5次轮或6次轮，增加皮带轮的轮径，因为增加电机皮带轮的直径，减速箱的皮带轮直径、减速箱的减速比和电机的转速没有变化，只是改变了电机皮带轮的直径，此时的抽油机的冲次就会被改变，因为抽油机的冲次与电动机皮带轮直径大小和电机转速成正比，在电机转速不变的情况下，皮带轮的直径增加使抽油机的冲次增加，更换完后，要将抽油机的冲次恢复到原来设定的工作参数，在抽油机电机皮带轮直径、减速箱皮带轮直径、减速箱减速比以及刚才增加的冲次不变的情况下，只有改变电机的频率才能调整抽油机的冲次，再次利用变频器将抽油机电机的频率往下调，使抽油机的冲次调整到油井设计运行的冲次参数为止。
        三、效果检测
        1、在L4-30井实施实验，抽油机在380V电压，频率50Hz，5次冲次的情况下上下冲程电流为34/42A，电机输出功率为22KW，调整频率将冲次下降到4次，频率为38Hz，抽油机上下冲程电流为32/38A，电机的输出功率为17KW，下降了5KW，当调整频率将冲次下降到3次时，频率为32Hz，抽油机上下冲程电流为30/32A，电机的输出功率为14KW，下降了8KW，冲次下调，电机的输出功率也随之下降，正好在变频控制器18.5KW的工作范围内，节电效果明显。由于思达电机的额定转速为653r/min，当频率下降到只有3次冲次时，电机的频率下降也不大，思达电机的散热风量下降也不大，电机的温升变化小，电机使用正常。
        2、接着将5次冲次先调到3次冲次后在增大电机轮径到6次轮，在进行微调恢复到3次冲次，经过改变调整后，前后电机的电流从5次到3次冲次的32A电流下降到从改变轮径6次到3次冲次的30A电流，共减少了2A电流，运行的有功功率又下降了0.9KW，通过此次改变调整，不仅保证了油井原有设计参数，单井全年共可节约费用 4.5万余元，达到了节能降耗的目的，调整后电动机的温度在允许温升范围，电机运行未见异常。
        五、总结
        通过对抽油机井变频柜的充分使用，可以有效的降低单井的耗电量，提高了油井生产运行的连续性，降低了操作员工的劳动强度，有效的减少了更换皮带轮损坏可能产生的生产费用。
        [参考文献]
        1、作者：曾芳莉皮带轮尺寸与冲次关系研究《中国科技纵横》2013年12期
        2、欧开红抽油机低冲次皮带轮设计应用《江汉石油科技》1999年6月第二期