電泵井降電壓節(jié)能的可行性分析

郎忠仁（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

電泵井降電壓節(jié)能的可行性分析

郎忠仁（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

由于目前部分排量效率低于電泵井合理排量下限80%的電泵井，沒有根據(jù)電動機負載的變化進行相應(yīng)的變化，電壓設(shè)置過高，形成了“大馬拉小車”現(xiàn)象，造成電能浪費嚴重。針對這種情況，通過理論公式計算，確定了這部分電泵井相對合理的工作電壓值，通過下調(diào)變壓器輸出電壓檔位達到相對合理輸出電壓值，并對調(diào)電壓前和調(diào)電壓后電泵井的有功功率、無功功率、功率因數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)進行測試對比，得出了低負載電泵井可以通過降低電壓達到節(jié)能降耗的目的。

電泵井 降電壓 節(jié)電

D O I:10.3969/j.i ssn.2095-1493.2011.03.020

電泵井在運行過程中，由于產(chǎn)出液見聚濃度高、地層供液不足、油管管柱漏失，或者離心泵葉輪長期磨損等原因都會導致電泵井排量效率下降。而電泵機組電動機的額定電壓是為離心泵在額定排量下而設(shè)定的，在排量效率低于額定排量的情況下，會產(chǎn)生電壓設(shè)置過高，造成電能浪費。

目前，統(tǒng)計大慶油田第三采油廠電泵井平均排量效率為93.5%，其中排量效率低于合理值下限80%的電泵井有128口，占統(tǒng)計井數(shù)的31.9%。這部分電泵井在日常管理中的工作電壓設(shè)置依然按照機組額定電壓加上動力傳輸電纜壓降（通常為1 000 m電纜壓降為80 V）的傳統(tǒng)方法進行設(shè)置，沒有根據(jù)電動機負載的變化進行相應(yīng)的變化，形成了“大馬拉小車”現(xiàn)象，造成了大量不必要電能的消耗。針對這種情況，在不影響電泵井產(chǎn)液量的情況下，可以下調(diào)變壓器輸出電壓，達到電壓與排量的合理匹配，從而降低電泵井能耗[1]。

1 基本原理

當電動機處于低排量效率運行時，由于電動機負載變小，而輸入電壓沒有變，造成電動機輸出的無功功率升高，電動機效率大幅度降低。此時，可以適當降低加在電動機兩端的端電壓，使之與電動機負載合理匹配，這樣就會降低電動機的勵磁電流與磁場損耗，從而降低電動機從電網(wǎng)吸收的無功功率和鐵耗，提高電動機的運行效率和功率因數(shù)，進而達到節(jié)能的目的。

2 現(xiàn)場試驗

2.1 選井條件

（1）產(chǎn)液量、液面等生產(chǎn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，排量效率較長時間低于80%。

（2）為了避免啟停機造成機組損壞，在試驗階段應(yīng)盡量選擇在線測試絕緣值相對較高的電泵井試驗。

（3）變壓器輸出電壓有下調(diào)的檔位。

2.2 計算調(diào)整后電壓

根據(jù)以上選井條件，選了2口1 000 m揚程和2口減級電泵井，根據(jù)計算公式對4口井進行了計算，計算后的調(diào)整電壓見表1。

2.3 調(diào)壓前后測試對比

對所選的4口井首先進行能耗測試，然后停機，根據(jù)表1的計算結(jié)果加上電纜壓降，選用與變壓器檔位相近的電壓值進行調(diào)整，調(diào)整后重新起泵，待生產(chǎn)平穩(wěn)后進行功率測試，測試對比結(jié)果見表2。

由表2數(shù)據(jù)可以看出：

（1）調(diào)整后平均綜合節(jié)電率為5.94%，調(diào)整后功率因數(shù)提高了0.112，電壓下降了191 V，有功功率下降4.77%，無功功率下降35.98%。

（2）由于B2-6-B76電泵井變壓器輸出電壓設(shè)置過高，造成功率因數(shù)過低，浪費電能嚴重，調(diào)整后電壓值相對合理，功率因數(shù)大幅上升，有功節(jié)電率、無功節(jié)電率數(shù)值偏高，對于整體實驗結(jié)果影響較大。

表1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及調(diào)壓計算結(jié)果

表2 調(diào)壓前后測試數(shù)據(jù)對比表

（3）不計2-6-B76井影響，其他三口井有功節(jié)電率2.3%，無功節(jié)電率28.68%，綜合節(jié)電率3.04%。

（4）B3-4-40、B3-5-56兩口減級電泵井，由于自身采取了節(jié)能措施，調(diào)整電壓后節(jié)電效果相對較差，平均有功節(jié)電率1.76%，無功節(jié)電率26.69%，綜合節(jié)電率2.56%。

3 經(jīng)濟效益

由于通過調(diào)整變壓器的檔位開關(guān)，就可以改變變壓器輸出電壓，操作簡單易行，不需要投入資金購買新設(shè)備。

根據(jù)表2的測試數(shù)據(jù)，4口井調(diào)電壓前平均有功功率為58.57 kW，調(diào)電壓后有功功率為55.77 kW，以每年單井運行365天，電價為0.57元/（kW·h）計，可以得出以下計算結(jié)果：

◇調(diào)壓前平均單井日耗電1 405 kW·h

◇調(diào)壓后平均單井日耗電1 338 kW·h

◇單井平均年節(jié)電24 455 kW·h

◇單井平均年創(chuàng)經(jīng)濟效益13 939元

若128口排量效率低于80%電泵井均采取降電壓節(jié)能措施，年最多可創(chuàng)經(jīng)濟效益178.4×104元。

4 結(jié)論與認識

（1）低排量效率電泵井通過下調(diào)變壓器輸出電壓可以降低電泵井能耗，提高運行功率因數(shù)。

（2）低排量效率電泵井通過下調(diào)電壓可以大幅度降低無功功率，平均降幅可以達到30%以上。

（3）低排量效率電泵井下調(diào)電壓節(jié)能的方法簡便易行，不需要投入成本，節(jié)能效果明顯，豐富了電泵井節(jié)能措施，具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1]陳杰璋.電機節(jié)能技術(shù)[M].北京：科學出版社,1989.

郎忠仁，2005年畢業(yè)于大慶石油學院，工程師，現(xiàn)從事電泵現(xiàn)場監(jiān)督管理工作，地址：大慶油田第三采油廠工程技術(shù)大隊三采室，163113。

2011-03-09）