油田抽油機節(jié)能器的設(shè)計淺談

摘要：油田抽油機節(jié)能器的設(shè)計在很大程度上為油田的采油提供了方便，解決在油田采油的過程中采油機空抽、低效等不良狀況，達(dá)到很好的節(jié)約電能、降低采油機機械磨損、延長采油機械設(shè)備的使用壽命目標(biāo)。本文就油田采油機節(jié)能器的設(shè)計問題進行簡單的分析探討。

關(guān)鍵詞：油田抽油機 節(jié)能器 設(shè)計

中圖分類號：TB1文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2012）08（c）-0110-01

抽油機是油田中的主要生產(chǎn)設(shè)備之一，相對而言對于低滲透率油田，油位的形成較慢，大多數(shù)抽油機在很長時間之內(nèi)都是在空轉(zhuǎn)，不但浪費掉大量的電能資源，還會造成磨損抽油機，降低油田抽油機的使用壽命。抽油機節(jié)能器的設(shè)計是根據(jù)油田井下油位的高低對抽油機的工作情況進行控制，若是油井下的油位上升到特定位置，抽油機就會自動進行抽油；若是油位較低的話，抽油機就會自動停止抽油。油田抽油機節(jié)能器可以在很大程度上減小抽油機的空轉(zhuǎn)時間，節(jié)約不少電力資源。

1 抽油機的節(jié)能原理與系統(tǒng)

油田抽油機是靠抽油桿的上下運動來將原油抽汲到地面的鋝網(wǎng)中的，抽油機的向下沖程提起油柱時不需要動力就能夠自行下落，而向上沖程時所需要的功率較大。平衡塊是為了使負(fù)荷均勻，大多數(shù)情況下使用抽油機配有某種平衡機構(gòu)。電機的主要損耗是銅耗和鐵耗，大概占總損耗的86%，是決定抽油機電動機效率的重要原因。就一般情況而言，機械損耗和雜散損耗不會隨著抽油機的負(fù)載變化而變化，但是定子銅損和轉(zhuǎn)子銅損是隨著負(fù)載的變化而進行變化的。抽油機節(jié)能器的系統(tǒng)基本設(shè)計要求是能夠通過微處理器對有油無油進行判斷，控制抽油機的啟動與停止，并記錄抽油機啟動與停止的時間，采用智能優(yōu)化算法優(yōu)化抽油機抽、停時間間隔，以便于抽油機能夠擁有最好的運行周期，還具有多項例如報警、保護、通信的功能。

2 油田抽油機節(jié)能器的設(shè)計

（1）硬件設(shè)計

所謂的抽油機節(jié)能器是指以單片機為核心的測控設(shè)備，主要實現(xiàn)參數(shù)測量、油位計算、實時數(shù)據(jù)存儲和抽油機控制。抽油機節(jié)能器的系統(tǒng)有：溫度測量模塊、油位測量模塊、單片機控制模塊、油位顯示模塊、抽油機驅(qū)動控制模塊以及數(shù)據(jù)存儲模塊由六個模塊組成的。抽油機節(jié)能調(diào)節(jié)器是通過電子線路控制固態(tài)繼電器進行斬波調(diào)壓?？刂乒虘B(tài)繼電器導(dǎo)通，在滿載時固態(tài)繼電器完全導(dǎo)通時是全壓運行。單片機控制模塊的主要功能是接收采集的數(shù)據(jù)參數(shù)，對數(shù)據(jù)進行具體的計算，對抽油機進行實時控制，是整個設(shè)計系統(tǒng)的核心。為降低和避免因環(huán)境溫度而帶來的測量偏差，首先檢測環(huán)境溫度，然后通過計算消除偏差。油位數(shù)據(jù)的存儲不僅用于分析本油井的油位變化情況，還用于分析所在區(qū)塊的油位變化，作為油井堵水、調(diào)剖選井決策依據(jù)，給提高油井采收率提供了參考。過零檢測模塊用比較器娩測電量傳感器送來的信號，發(fā)出脈沖送給信號調(diào)理模塊，信號調(diào)理模塊對脈沖進行整形、濾波，最后送到電子控制器參與控制。電流傳感器和電壓傳感器把測得的電流值和電壓值信號進行整形、濾波、放大，送到電子控制器用于檢測功率因數(shù)。

如圖1：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

（2）抽油機節(jié)能器的軟件設(shè)計

油田抽油機節(jié)能器的系統(tǒng)軟件是配合硬件設(shè)計實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理和應(yīng)用，根據(jù)抽油機節(jié)能器硬件系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的。抽油機節(jié)能器的軟件設(shè)計必須做到：將信號控制在抽油機節(jié)能器的系統(tǒng)硬件中，在系統(tǒng)軟件中，需要完成發(fā)射脈沖信號、溫度測試、輸出顯示及抽油機的工作狀態(tài)控制；為提高抽油機的精準(zhǔn)度，油位數(shù)據(jù)采用單精度形式進行存放，由于油位形成比較緩慢，采集的數(shù)據(jù)因為形成油位的速度較慢，要求一分鐘左右進行一次存放，信號處理再根據(jù)傳感器安裝的位置就能夠確定油位的高低。S=0.5×V×T為超聲波發(fā)射到接收之間的時間與實際的距離值之間的轉(zhuǎn)換公式，S是超聲波傳感器距油位的距離，T是發(fā)射信號到接收之間經(jīng)歷的時間，V為超聲波在空氣中傳播的速度。

3 抽油機節(jié)能產(chǎn)品的節(jié)能效果

在油田生產(chǎn)時，使用很多的節(jié)能型電機有稀土永磁同步電動機、低轉(zhuǎn)速電動機等等。稀土永磁同步電動機是一種同步電動機，是當(dāng)下抽油機節(jié)能產(chǎn)品中應(yīng)用效果較好的節(jié)能產(chǎn)品之一，結(jié)構(gòu)上與異步電動機非常相似，在系統(tǒng)上與普通同步電動機一樣，都需要勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)，不需要普通同步電動機的勵磁線圈和集電環(huán)。稀土永磁同步電動機能夠在任何運用場合中代替異步電動機和同步電動機，例如在交流變頻調(diào)速系統(tǒng)運用過程中，稀土永磁同步電動機比異步電動機調(diào)速系統(tǒng)的性能表現(xiàn)的會更加的優(yōu)越。稀土永磁同步電機具有重量輕、體積小、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定、功率因數(shù)高、性能優(yōu)良以及維護簡單等等很多優(yōu)點，能夠在很大程度上降低啟動電流，提高電機功率因數(shù)，能耗降低較多，能夠解決高溫脫磁和短時間脫磁問題，稀土永磁同步電動機應(yīng)用發(fā)展空間將會很大。低轉(zhuǎn)速電機可以通過降低電機的轉(zhuǎn)動速度而改變抽油機的沖次，從而降低抽油機容積的損失，改善泵充滿程度，提高泵效。抽油機運轉(zhuǎn)性能在低轉(zhuǎn)速電機的運用下可以得到很大的改善，在很大程度上減少動載荷，減少桿管摩損的次數(shù)并提高了使用年限，改善管桿的受力狀態(tài)，提高節(jié)能產(chǎn)品的可靠性和使用壽命。低轉(zhuǎn)速電機應(yīng)繼續(xù)研究電機啟動問題，降低配備電機的額定功率，進而減小電機空載損耗和負(fù)載損耗。

4 結(jié)語

抽油機節(jié)能調(diào)節(jié)器根據(jù)油田抽油機的工作特點進行的具有針對性的設(shè)計，可以節(jié)約20%之上的能源，調(diào)節(jié)器與電動機電氣控制是基本分開的，安全性及可靠性得到很大的提高。抽油機節(jié)能器的設(shè)計是具有非常重要的意義的，在將來的油田生產(chǎn)過程中，應(yīng)用抽油機節(jié)能產(chǎn)品的機會將會越來越多，抽油機節(jié)能器的影響力度也會不斷的得到擴大。

參考文獻

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