石油工業(yè)上的應(yīng)用
石油工業(yè)上的應(yīng)用
產(chǎn)品詳情
一、變頻器在石油工業(yè)上的應(yīng)用。石油化工行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)行業(yè)，同時也是耗能大戶，其主要生產(chǎn)工藝都是通過各種泵、空氣壓縮機(jī)來完成。目前，這些油泵、水泵和空氣壓縮機(jī)大都處于電動機(jī)驅(qū)動恒速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，如將占絕對多數(shù)的非調(diào)速型電機(jī)改成調(diào)速運(yùn)行，使其耗電量實(shí)現(xiàn)隨負(fù)荷大小而變化，則可節(jié)約大量能源，將產(chǎn)生顯著的節(jié)能效果?，F(xiàn)代電力電子技術(shù)、交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展使得交流電動機(jī)變頻調(diào)速在頻率范圍、動態(tài)響應(yīng)、精度要求和使用效果等方面發(fā)生了巨大的飛躍。
1.1變頻器在游梁式抽油機(jī)上的應(yīng)用
游梁式抽油機(jī)使用方便、可靠、經(jīng)濟(jì)，是目前采油生產(chǎn)中的主要設(shè)備。為了減小抽油機(jī)上下沖程負(fù)荷的波動，一般都配有平衡塊。抽油機(jī)電機(jī)的負(fù)荷是一周期性脈動負(fù)荷，并迭加有瞬間的沖擊。抽油機(jī)電機(jī)的負(fù)荷曲線上有兩個峰值，分別為抽油機(jī)上下沖程的“死點(diǎn)”。抽油機(jī)自由停車后再啟動時，總是從死點(diǎn)處啟動，因此抽油機(jī)電機(jī)要求啟動轉(zhuǎn)矩大。為了保證足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，抽油機(jī)電機(jī)正常運(yùn)行時負(fù)荷率很低，一般在20%左右，負(fù)荷率高的也不過30%。低負(fù)荷率運(yùn)行造成功率因數(shù)低，效率低，電能浪費(fèi)大。
因此，在設(shè)計(jì)選配抽油機(jī)電機(jī)時，普遍的做法是令其抽取量大于實(shí)際負(fù)荷。它所帶來的新問題是當(dāng)抽油機(jī)排量過剩時，抽油機(jī)的運(yùn)行會出現(xiàn)無功抽取，出現(xiàn)空抽或泵空狀態(tài)，伴隨泵空還會產(chǎn)生井噴、氣鎖等事故，而井噴、氣鎖又是導(dǎo)致鉆具組、泵裝置甚至地面設(shè)備損壞的主要原因。另外，由于過度的不間斷運(yùn)行，機(jī)械設(shè)備的損耗也相應(yīng)上升，造成傳統(tǒng)抽油機(jī)成本高，噪音大，運(yùn)行可靠性低。有效控制泵空是亟待研究的課題。抽油機(jī)是油田耗能大戶，用電量約占油田總用電量的40％，其總體效率很低，據(jù)調(diào)查一般在30％左右，過剩的抽油能力令抽油機(jī)的無功抽取時間增加，造成油井開采的電費(fèi)成本居高不下，能源浪費(fèi)十分嚴(yán)重。因此，抽油機(jī)的節(jié)能潛力非?？捎^。
近年來，市場上直接針對抽油機(jī)的節(jié)電技術(shù)主要有兩大類：一是開發(fā)不同類型的抽油機(jī)節(jié)能電機(jī)，如超高轉(zhuǎn)差率電動機(jī)、三相永磁同步電機(jī)、高啟動轉(zhuǎn)矩雙定子結(jié)構(gòu)電機(jī)和電磁調(diào)速電機(jī)等。但由于資金投入太大，在許多油田用節(jié)能電機(jī)取代普通異步電機(jī)尚無法全面推廣。二是使用節(jié)能配電箱，其中包括定子繞組Y-Δ轉(zhuǎn)換調(diào)壓和電容器動態(tài)無功補(bǔ)償及靜態(tài)無功補(bǔ)償?shù)?。采用改變定子繞組的接法可以改變電機(jī)電壓，但電機(jī)只能得到固定電壓，節(jié)電效果并不理想。雖然有些裝置采用雙向晶閘管實(shí)現(xiàn)定子電壓隨負(fù)載變化連續(xù)調(diào)節(jié)，節(jié)電效果較好，但是電源電流波形發(fā)生畸變，電網(wǎng)諧波污染嚴(yán)重，不宜大面積長期使用。而采用變頻調(diào)速控制，則可以改變抽油機(jī)長期處于低效做功的狀態(tài)，使其工作方式與油井實(shí)際負(fù)荷相匹配，保證每次都抽油，減少低效甚至無效抽取，從而降低電費(fèi)開支，減少維護(hù)成本，提高運(yùn)行效率。
勝利油田某采油廠采用了抽油機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)對稠油井實(shí)施改造，油井泵效顯著提高，日均增油2.1t，節(jié)電率達(dá)30%以上，且上、下沖程速度可任意調(diào)整，減輕了工人的勞動強(qiáng)度。其經(jīng)濟(jì)效益通過對15口井的跟蹤，用加權(quán)平均法計(jì)算出單井年效益如下：
(1) 增產(chǎn)及減少電耗費(fèi)用 增產(chǎn),50.4萬元，節(jié)電0.61萬元，合計(jì),51.01萬元。
(2) 投資設(shè)備及土建安裝費(fèi)等共計(jì)9.43萬元。
(3) 設(shè)備維護(hù)及折舊費(fèi)1.36萬元/年。
(4) 稅金8.56萬元/年。
(5) 利潤41.08萬元/年。
(6) 投資回收時間＝投資/(利潤+稅金)＝70天。
1.2 在潛油電泵上的應(yīng)用
潛油電泵采油作為一種大排量、高效率、管理方便的機(jī)械采油方式，在油田得到了廣泛的應(yīng)用。然而，對于復(fù)雜斷塊油田來說，油水井的對應(yīng)連通性差，部分潛油電泵井出現(xiàn)供液不足，影響到潛油電泵的正常生產(chǎn)及井下機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)壽命。以某油田采油廠為例，1997年以來，約有30%的電泵井由于供液不足而經(jīng)常出現(xiàn)欠載停機(jī)現(xiàn)象，由于供液不足造成的躺井占總躺井?dāng)?shù)的45%，平均檢泵周期只有66d，平均單井年維護(hù)費(fèi)用增加了13.86萬元。為了延長電泵井的檢泵周期，保證電泵井的正常生產(chǎn)，引進(jìn)了潛油電泵變頻控制技術(shù)，通過改變供電電源的頻率，控制潛油電機(jī)的轉(zhuǎn)速，對泵的排量進(jìn)行調(diào)節(jié)，使?jié)撚捅玫墓ぷ魈匦院陀途漠a(chǎn)能相匹配、電泵機(jī)組在最佳工作區(qū)內(nèi)工作,達(dá)到減少機(jī)械及電氣故障、延長電泵井壽命、增產(chǎn)及節(jié)能的效果。
在推廣應(yīng)用潛油電泵變頻器以后，使用效果十分顯著，具體如下：
(1) 現(xiàn)場投產(chǎn)一次成功率為100%，措施有效率為100%。
(2) 電泵井平均功率因數(shù)由0.83上升至0.94。
(3) 平均檢泵周期由66d提高到了273d，延長了207d。
(4) 共減少電泵井欠載停井185井次，減少停井占產(chǎn)235t，電泵井平均生產(chǎn)時率由67.8%提高到98.1%，共減少作業(yè)躺井42井次，減少作業(yè)占產(chǎn)336t。
(5) 投入產(chǎn)出比達(dá)1:4.38。
二、變頻器在石油鉆機(jī)上的應(yīng)用。
鉆井過程分為起落井架，鉆進(jìn)，泥漿循環(huán)，鉆具更換，下套管，測井等幾大工序。主要分為絞車，轉(zhuǎn)盤和泥漿泵等。絞車由滾筒、齒輪箱、離合器、制動器、電機(jī)和控制設(shè)備組成，用來起落井架，提升和下放鉆桿、套管。隨著井深的增加，鉆具越來越長，重量迅速加大，絞車的負(fù)載也越來越大。我國目前已有7000m深的油井，其鉆具近600t重。由于每鉆進(jìn)約9m就要提升下放鉆桿1次，因此絞車作業(yè)時間也隨著井深的增加而占整個作業(yè)時間的比例越來越大。為降低成本，希望在野外或海上的作業(yè)時間越短越好，這不僅要求絞車能高速運(yùn)行，平穩(wěn)起停，以保證不損壞鉆井設(shè)備并提高井的質(zhì)量，還要求驅(qū)動設(shè)備具有良好的動態(tài)特性。如果在內(nèi)線井區(qū)作業(yè)，電源可與井區(qū)電網(wǎng)相連，下放鉆桿時電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，能量可回饋電網(wǎng)，節(jié)能效果顯著。
新疆某鉆井公司3200m深度的一套鉆井設(shè)備配置了威控特變頻器，在鉆機(jī)技術(shù)更新、改造過程中，采用先進(jìn)的變頻器應(yīng)是優(yōu)先考慮，頗具推廣價值的方案，它將大大推動我國石油機(jī)械的技術(shù)進(jìn)步。
另外，在油氣集輸、油氣加工、含油污水處理、供水、排水、油田注水等系統(tǒng)中威控特變頻器也有廣泛的應(yīng)用，限于篇幅在此不一一舉例。
