抽油機電動機空載運轉(zhuǎn)自動斷電裝置的研制與應(yīng)用

張海鵬（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

隨著油田進入高含水開發(fā)后期，生產(chǎn)經(jīng)營成本逐年增加，油田節(jié)能降耗管理的精細化也在不斷加強，在抽油機皮帶斷裂后電動機空載運轉(zhuǎn)造成的能耗浪費這一方面，具有較大的節(jié)能降耗挖潛空間[1]。通過對近幾年來抽油機皮帶消耗情況進行統(tǒng)計，第三采油廠第四作業(yè)區(qū)平均每年更換抽油機皮帶約3 250余條，每年因電動機空載運轉(zhuǎn)浪費的電量約10.6×104kWh。為解決電動機空載運轉(zhuǎn)帶來的能源浪費這一難題，亟待從技術(shù)上加以解決[2]。

1 設(shè)計思路及技術(shù)原理

為實現(xiàn)抽油機電動機空載運轉(zhuǎn)時自動斷電功能，應(yīng)解決電動機空載運轉(zhuǎn)信號的監(jiān)測與傳輸，傳輸信號的判斷與斷電這兩個技術(shù)問題，電動機空載運轉(zhuǎn)自動斷電裝置研制成功后，能實現(xiàn)在抽油機皮帶斷裂后電動機自動斷電功能，達到對皮帶斷裂后不間斷監(jiān)測，按照設(shè)定的時間定時斷電，從而解決電動機空載運轉(zhuǎn)造成的電能損耗問題。

1.1 技術(shù)原理

電動機空載運轉(zhuǎn)自動斷電裝置主要由信號監(jiān)測器與電控線路兩部分組成，其中電控線路部分主要由SB1停止按鈕、SB2啟動按鈕、KM1主交流接觸器、KM2中間繼電器、KT1斷電延時繼電器、KT2通電延時繼電器以及SQ電容式接近開關(guān)七個電器部件組成，電動機斷電線路原理結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 電動機斷電線路原理結(jié)構(gòu)Fig.1 Schematic structure diagram of the motor power-off line

為實現(xiàn)電動機自動斷電這一功能，將信號檢測器安裝在變速箱距輸出軸約10～15 cm，皮帶斷后變速箱輸出軸失去動力停止旋轉(zhuǎn)，信號檢測器檢測不到信號后，斷電延時繼電器KT1開啟斷電延時，通電延時繼電器KT2接通，當(dāng)延時超過設(shè)定值時可判定輸出軸停止運轉(zhuǎn)時，通電延時繼電器長開觸點閉合接通中間繼電器KM2，中間繼電器常閉點轉(zhuǎn)換成常開，切斷電動機運行控制線后，電動機不再運行[3]。此時，斷電延時繼電器、通電延時繼電器、中間繼電器恢復(fù)原始狀態(tài)等待下次重新啟機。當(dāng)抽油機達到啟抽條件時，按下啟動按鈕SB2鍵，交流接觸器KM1自鎖吸合，電動機正常運行。

電動機空載運轉(zhuǎn)自動斷電裝置主要技術(shù)指標(biāo)是連接380 V電壓，斷電延時與通電延時時間要設(shè)定合理，一般情況下KT2定時30～60 s，通電延時KT2定時60 s即可滿足要求，并且斷電延時與通電延時可根據(jù)抽油機的沖次動態(tài)調(diào)整。

1.2 技術(shù)關(guān)鍵

該裝置應(yīng)用的所有電氣元件符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，檢測器精度要達到技術(shù)指標(biāo)的要求，延時開關(guān)設(shè)定的時間要合理，安裝位置及布線合理，不影響抽油機以及電動機正常工作[4]。

安裝該裝置后，在抽油機啟抽前要檢查各部件能夠正常工作，使用的電線符合標(biāo)準(zhǔn)要求，信號檢測器安裝要固定牢固，繼電器與配電箱控制開關(guān)連線布局合理，斷電延時與通電延時開關(guān)時間設(shè)定合理后方可啟抽[5]。

2 現(xiàn)場應(yīng)用

2.1 試驗效果

電動機空載運轉(zhuǎn)自動斷電裝置從研制到現(xiàn)場試驗成功后，目前已在第四作業(yè)區(qū)優(yōu)選5口皮帶頻繁斷脫抽油機進行應(yīng)用（表1），抽油機皮帶每斷裂1次，電動機空載運行時間按3 h計算，5口抽油機月度可節(jié)電約5 400 kWh，節(jié)省電費約4 320元，扣除投入費用，具有明顯的經(jīng)濟效益[6-7]。

表1 電動機自動斷電裝置現(xiàn)場試驗及應(yīng)用效果統(tǒng)計Tab.1 Motor automatic power off device field test and application effect statistics

2.2 經(jīng)濟效益

根據(jù)所用的電器元件費用測算，制作一套電動機空載運轉(zhuǎn)自動斷電裝置的全部費用為296元，電動機空載運轉(zhuǎn)自動斷電裝置投入費用見表2。

表2 電動機空載運轉(zhuǎn)自動斷電裝置投入費用統(tǒng)計Tab.2 Motor no-load operation automatic power off device input cost statistics

第三采油廠第四作業(yè)區(qū)目前共有抽油機井512臺，所有抽油機如果全部安裝該裝置，電動機空載運轉(zhuǎn)自動斷電裝置經(jīng)濟效益評價見表3，初期投入費用為15.16萬元，該裝置應(yīng)用壽命按5年計算，從表3統(tǒng)計的數(shù)據(jù)可以看出，從投入第2年開始即可盈利，5年節(jié)電盈利總額27.24萬元，間接燒損電動機5臺，總經(jīng)濟效益約36.4萬元，該裝置具有推廣應(yīng)用價值[8-11]。

表3 電動機空載運轉(zhuǎn)自動斷電裝置經(jīng)濟效益評價Tab.3 Evaluation of the economic benefits of the automatic power-off device for the operation of the motor without load

3 結(jié)論及認識

油田節(jié)能降耗管理精細化在不斷加強，在抽油機皮帶斷裂后電動機空載運轉(zhuǎn)造成的能耗浪費這一方面，電動機空載運轉(zhuǎn)自動斷電裝置投入費用低，應(yīng)用年限長，安裝應(yīng)用方便，應(yīng)用后具有較好的節(jié)能降耗效果并減輕了工人勞動強度，具有較大的節(jié)能降耗挖潛空間。為實現(xiàn)節(jié)能降耗最大化，建議對每月皮帶斷脫2條以上的抽油機井加大應(yīng)用力度。為保證該裝置應(yīng)用安全，建議對該裝置定期進行檢查，對老化電器元件及時進行更換。該裝置的研制與應(yīng)用，解決了當(dāng)前油田電動機空載運轉(zhuǎn)這一管理難題，為抽油機節(jié)能降耗提供技術(shù)支撐。