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游梁式抽油机 清洁高效智能节电装置 陕西和尊能源科技有限公司 2015年1月 目 录 技术原理 1. 清洁智能节电装置 2. 技术参数 3. 实施案例 4. 测试结果 5. 经济效益和社会效益 6. 游粱式抽油机主要耗能来源 抽油机电动机在轻载运行下的过多有功功耗 抽油机电机轻负载率产生的大量磁化无功电流，经过油田长距离供电传输线，造成传输线损耗及变压器损耗，并带来电网容量损失（电网传输大量无功电流） 抽油机机械系统调整不平衡 供液严重不足油井没有好的间抽策略，电机空抽 变频器等设备造成的高次谐波“污染”电网，造成电网品质下降、高次谐波造成传输线损耗、变压器损耗及电网容量损失 1.1技术原理——游梁式抽油机耗能来源 1.2技术原理——目前抽油机节电采用的方法 方法 详述 优点 缺点 高转差多速电机 保证低功率输出仍有高启动转矩 仅需更换电动机，即减少电机功率 高转差电机需过热保护，不解决磁化电流过大问题 变频器 负荷小时变频减速减少冲次省电 可以调电机速度（但不是真正意义的降低“吨液电耗”） 油田反馈：不节能！高次谐波造成高线损和变压器损耗，且污染电网 液力耦合器 电机倒发电时切断 液力结构，可靠性维护性差 动态跟踪交交调压 动态跟踪功率因数降压节电 真正节电可达50%，故障时旁路不停机，不产生谐波 不调速 电流谐波在长供电线和变压器上产生大量耗电，下为实测的变频器高次电流谐波数据 1.3技术原理——变频器不节电 所有油田的领导都讲：变频器不节电。目前已经不批准以节电理由购置变频器。 变频器不节电的原因 变频器工作过程自身耗能，特别是在其回馈电网能量时耗能 在“交-直-交”变换实现变频过程中产生大量高次电流谐波。 谐波计量产生计量表高电费 基波100% 5次 7次 11次 13次 17次 19次 变频器 88.54% 70.84% 27.52% 21.39% 12.71% 13.20% 1.4技术原理——变频器高次谐波产生的危害 消除电力电子装置谐波污染的工作，可称之为当今技术应用的“绿色工程”。由于谐波的存在,设备电感与无功补偿用的电容器组发生并联谐振，及外系统感抗与无功补偿用的电容器发生串联谐振，使得谐波进一步放大，从而使得电压和电流畸变更加严重。电气线路的集肤效应，导致电缆、电线发热，绝缘材料加速老化。 1.5技术原理——节电 - 物理学基础 由于多数抽油机工作在轻载状态，抽油机的功率因数降低，效率下降，无功损耗大，这不仅给抽油机本身造成能量损失，还使电网运行品质变坏。 油田采油生产电力系统中，无功功率的主要消耗者是异步电动机，它消耗的无功功率的最主要部分是磁化无功功率Q。 Q = ΦmfRu = C（Bm2/μ）fV Q ∝ C (U12/μ)fV 式中，C为比例常数；Ru为磁路的磁阻；Φm磁通量；μ为导磁系数；B为磁感应强度；V为磁路体积；f为频率；U1为定子电压。对于已出厂的抽油机电动机，Ru，μ，V基本已定，Φm或Bm主要由电压U1决定，频率f变化很小，可忽略。 由上式可见，电动机消耗的磁化无功功率Q基本上与对于U1的平方成正比。在允许范围内，电压越低，磁化无功功率愈小。另外，电压降低后，电动机主要损耗部分的电动机定子铜阻消耗的有功功率也会减少。由此可以使电动机节能运行。 1.6技术原理——节电 – 降压可以节电 1.7技术原理——节电 - 快速动态跟踪功率因数是关键 由于游梁式抽油机具有每一冲次内负载、功率因数的快速变化，要实现调压节电就必须能够快速地跟踪动态功率因数调压。一般的非电子的调压技术难以快速跟踪这样快的变化，所以快速动态跟踪功率因数技术是能否高效节电的关键。 电子交交调压技术从技术上采用40KHZ采样信号处理，为快速响应调压带来基础条件，再加上电子线路快速跟踪功率因数，使得交交调压节电装置可以根据功率因数的变化快速动态地调节电动机输入电压，使得每个瞬间都能产生最优节电效果。 1.8技术原理——清洁节电 - 高速采样滤波不产生谐波 清洁智能节电装置的电子交交调压从技术上采用40KHz采样信号处理。从电工原理得知，采样频率越高，其滤波的实现越容易，滤得越“干净”。 从产品现场检测数据看，本电子交交调压节电装置没有谐波，是“清洁绿色”产品。 典型测试记录如下（变频器中低于基波10%的谐波未显示）： 基波100% 5次 7次 11次 13次 17次 19次 清洁高效节能装置 未见 未见 未见 未见 未见 未见 变频器 88.54% 70.84% 27.52% 21.39% 12.71% 13.20% 2.1清洁智能节电装置——外形 智能视音频 监控部分 机箱 节电电路 输