抽油机节能改造关键技术研究

【摘要】：随着经济飞速发展,石油工业地位越来越重要,抽油机是应用最普遍的石油开采机械之一。在抽油机的各种类型中,游梁式抽油机又占主要的地位,它是油田使用最广泛的一种举升设备,约占油井人工举升设备的95%。抽油机作为油田的主要生产设备,其驱动电机用电量占油田总用电量的比例很大,其用电量约占油田总用电量的40%左右,并且总体效率低,导致油田电能的大量浪费,增加了采油的成本。所以如何节能、降低损耗和提高抽油机的机械效率、提高抽油机的自动化程度,就是我们长期以来需要研究的重要课题。本论文针对抽油机节能的关键技术,结合长庆油田的特殊地层在新疆第三抽有机厂研制的游梁式抽油机的支撑下,研究开发一种价格适中节能效果明显,能提高电网与电机的功率因数,提高抽油机的功率因数,减少抽油机工作过程中能量的损失的设备,从而起到节约能源的目的。论文研究了国内外现有抽油机节能技术发展现状,就抽油机本身的结构、电机的节能原理和现有技术,抽油机的平衡与节能的关系,进行研究,分析了常规抽油机的耗能原因和节能增效途径。通过对长庆油田安201区块抽油机实际的工作状态的分析,比较研究了传统的变频电机的可控硅技术与逆变式PWM变流系统的节能效果。论文通过电机节能发面的研究,让不同型号的电机具有不同的特性,以适应各种不同的采油环境,和地层特点。并在交流电机上增加了变频控制装置,对设备实现了智能控制,变频技术的应用实现了生产过程的自动化,且具有显著的节能效果。通过研究得出以下结论:利用逆变式:PWM变流器,不仅解决了电机的倒发电问题,同时解决了大马拉小车的问题,使实际的功率因数得到了提高。抽油机应用变频器,提高了工效,增加了釆油量,又节约了电能,保护了电机及设备。在能源日益紧张的今天,变频器在抽油机节能反面起到了巨大的作用。 【关键词】：抽油机 游梁平衡 电动机 变频器
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE933.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 研究意义8-9
• 1.2 国内外抽油机节能方法的现状9-11
• 1.3 国内抽油机节能控制的发展11-12
• 1.4 本论文研究的目的及内容12-14
• 第二章 抽油机节能改造的研究方案14-38
• 2.1 游梁式抽油机的工作原理14-16
• 2.1.1 游梁式抽油机的现状14-16
• 2.2 游梁式抽油机节能增效的途径16-24
• 2.2.1 游梁式抽油机效率低的主要原因16-18
• 2.2.2 游梁式数字化抽油机的工作特性18-23
• 2.2.3 游梁式抽油机节能增效的途径23-24
• 2.3 游梁式抽油机节能增效的技术与方法24-28
• 2.3.1 减轻抽油机的运动件的重量24
• 2.3.2 降低抽油机运动件的摩擦24-26
• 2.3.3 采用新型结构使抽油机在运动时的不平衡系数为零26-28
• 2.3.4 采用低功率，高效率节能电动机28
• 2.3.5 同时建议采用高效率抽油泵、低摩擦井口和轻质抽油杆28
• 2.3.6 采用变频器来使电动机的耗电降到最低28
• 2.4 课题设计方案28-30
• 2.4.1 课题总体方案28
• 2.4.2 如何提高电机功率因数28
• 2.4.3 对电机馈能的处理办法28
• 2.4.4 总体设计方案28-30
• 2.5 课题设计方案的选择30-38
• 2.5.1 两种系统主电路结构30-31
• 2.5.2 仿真实验研究结果31-33
• 2.5.3 实验研究结果33-36
• 2.5.4 课题设计方案的确定36-38
• 第三章 抽油机常用节能技术的研究38-55
• 3.1 可控硅调压技术应用38-39
• 3.1.1 调压节能技术的工作原理38-39
• 3.2 变频调压技术39-40
• 3.3 节能电机40
• 3.4 游梁式抽油机的能量反馈问题40-41
• 3.5 无功补偿41-43
• 3.5.1 无功补偿效果分析42-43
• 3.6 抽油机平衡与节能的关系43-48
• 3.6.1 抽油机平衡理论43-48
• 3.7 长庆机械总厂生产的抽油机的平衡特点及相关技术48
• 3.8 长庆油田安201区块提高机采系统效率实测数据分析48-55
• 3.8.1 安201区块现状分析48-51
• 3.8.2 区块机采效率提高技术对策51-55
• 第四章 逆变式PWM变流控制系统设计与分析55-64
• 4.1 硬件的设计与分析55-56
• 4.1.1 逆变式PWM变流系统主电路设计与分析55-56
• 4.2 逆变式PWM交流系统控制电路的设计与分析56
• 4.2.1 逆变式PWM变流系统控制电路的设计56
• 4.2.2 电路分析56
• 4.3 逆变式PWM变流系统的检测与保护56-57
• 4.3.1 过压与欠压保护56-57
• 4.3.2 再生反馈电压保护57
• 4.3.3 过温及过流保护57
• 4.3.4 轻载与过载保护57
• 4.4 软件的设计与分析57-58
• 4.4.1 编程语言57-58
• 4.5 软件算法实现58-61
• 4.6 主程序61
• 4.7 定时中断61-64
• 第五章 节能系统的实验与调试64-70
• 5.1 课题样机现场测试结果与分析64-65
• 5.2 课题样机现场测试分析65-70
• 第六章 结论70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文73-74

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