超高转差率电动机驱动抽油机的节能机理
抽油机电机节能减耗技术研究开题报告2008ktfm
抽油机电机节能减耗技术研究1毕业论文题目研究的目的及意义1.1 研究的目的与意义抽油机是石油行业的用电大户，其用电量约占油田总用电量的40% 左右，其节能前景十分可观。
由于抽油机负载一般呈周期性波动，负载率又低，因而抽油机系统的效率很低，据统计最高不过30%，电能浪费严重。
近几年来，高转差电机等节能电机的应用受到了好评，但是由于资金短缺，用节能电机替代普通异步电动机，工作进展速度仍不能令人满意。
近几年来油价下调，油田效益滑坡，抽油机电机节能不仅意义大，而且迫切。
我们从油田实际出发，开展了对油田现有电机进行节能改造的工作。
所以本论文的目的在于结合目前抽油机电机节能减耗的需求设计出抽油机电机节能的技术方法。
1.2 工程现状我国各类电动机总装机容量约为4.2亿千瓦，年耗电1万亿千瓦时以上，约占全国用电量的60%，运行效率比国外先进水平低10-20个百分点。
电动机年产量约为4500千瓦，平均效率比发达国家低2-3个百分点。
电机系统效率比发达国家低10-30个百分点，相当于国际20世纪70-80年代的水平。
若电机效率提高2%则可节约200亿kWh 的电能，相当于新建两座三峡水电站。
我国电机系统运行效率低，能耗高，主要是电动机及被拖动设备本身效率低，另外系统匹配和调节方式不合理造成系统效率低。
“大马拉小车”现象严重；由于我国设备可靠性差，设计选型富裕量较大，设备长期在低负荷区运行。
2 毕业论文任务概况（1）调研分析抽油机电机的工作特性，重点是传统的常规游梁抽油机用电机；（2）研究分析抽油机电机耗能的原因；（3）研究抽油机电机节能的技术方法和措施；1（4）节能减耗的技术要求及其分析，选择一到两种有效的方案并仿真验证；（5）编写程序验证，比较得出较好的节能方法；（6）撰写设计报告（论文）并准备毕业答辩。
3 主要研究内容及研究方法3.1抽油机电机的工作特性游梁抽油机采油系统主要由三部分组成。
一是地面部分——游梁抽油机，它由电动机、减速箱、四连杆机构、曲柄、平衡重、游梁、炉头、悬绳器、光杆等组成。
论抽油机能耗因素及节能技术分析
论抽油机能耗因素及节能技术分析抽油机是一种用于从油田或油井中抽取原油的设备，其能耗一直是工程师们关注的焦点之一。
高能耗不仅增加了生产成本，也对环境造成了一定的影响。
如何降低抽油机的能耗一直是工程技术领域中的研究课题之一。
本文将从抽油机的能耗因素和节能技术进行分析，探讨如何降低抽油机的能耗，提高生产效率。
一、抽油机的能耗因素1.1 驱动功率抽油机通常由电动机驱动，其驱动功率大小直接影响到设备的能耗。
驱动功率的大小与设备的工作状态、负载情况以及设计参数相关。
通常情况下，驱动功率越大，设备的能耗就越高。
在抽油机设计和选型过程中，必须合理确定驱动功率，以及根据实际工况条件进行调整，减少不必要的能耗。
1.2 运行状态抽油机的运行状态也是影响能耗的重要因素。
设备在运行过程中，需要考虑到各种因素对能耗的影响，比如转速、温度、负载等。
合理控制抽油机的运行状态，避免过度加速和减速，以及合理安排设备的负载状态，都是减少能耗的重要措施。
1.3 设备设计和选材抽油机的设计和选材直接影响设备的能耗。
合理的设计参数和选用高效的材料，可以降低设备的摩擦阻力和能量损耗，提高设备的整体效率，降低能耗。
1.4 能源资源抽油机使用的能源资源也是影响能耗的重要因素。
不同的能源资源具备不同的性能特点和能耗特征，因此在使用过程中要根据具体条件合理选择能源资源，以降低设备的能耗。
二、抽油机的节能技术分析2.1 高效电机在抽油机中使用高效电机是降低能耗的有效途径。
传统的电机能效较低，使用效率不高，往往存在大量能量损耗。
而高效电机具备较高的能效，不仅可以减少能耗，还可以提高设备的整体性能。
2.2 高效变频器使用高效变频器可以有效降低抽油机的能耗。
通过变频调速，可以根据实际需要对电机进行精确控制，避免过量的能耗损失，提高设备的整体效率。
2.3 液压传动技术传统的抽油机大多采用机械传动方式，存在能耗大、效率低的问题。
而采用液压传动技术可以有效降低能耗，提高传动效率。
抽油机井节能方法分析
抽油机井节能方法分析随着社会的进步和环境保护意识的提高，节能已经成为各行各业的重要课题。
对于抽油机井这样的设备，提高其能源利用率和减少能源浪费至关重要。
本文将从四个方面分析抽油机井的节能方法。
一、节能设备的选用1.高效率电机电机是抽油机井的主要设备之一，选择高效率的电机可以显著提高能源利用率。
国家对于电机能效提出了相应的指标，应优先选择符合要求的高效率电机，并按照电机的运行情况做定期维护和检修，以确保其性能始终处于最佳状态。
2.变频器抽油机井一般是根据油井的实际情况进行抽油操作，而不同的油井的需求是不一样的。
通过安装变频器，可以根据油井需求调整抽油机井的转速和功率，实现能源的精细调控，从而达到节能减排的目的。
二、节约冷热源能源1.确保井下设备的合理布局抽油机井井下设备的布局对能源的利用有重要影响。
合理安排油泵、井底加热器等设备的位置，可以减少能源在输送过程中的损耗，节约能源。
2.增加井口温度监测与调节装置合理调节井口温度可以减少油井在运行中受冷状况的影响，提高油井的稳定性。
通过增加井口温度监测与调节装置，可以及时调控井口温度，减少能源浪费。
三、提高抽油机井的工作效率1.优化操作流程抽油机井的操作过程中，应根据实际情况优化操作流程，减少能源的浪费。
采取合理的措施，例如合理设置油井的开关机时间、减少手动操作等，可以提高抽油机井的工作效率。
2.定期检修和维护定期检修和维护抽油机井的设备可以保持其正常运行状态，减少能源的消耗。
通过定期更换磨损严重的零部件、及时处理设备故障等方式，可以提高设备的工作效率，减少能源的浪费。
四、利用新能源1.太阳能或风能供电利用太阳能或风能为抽油机井提供电力，是一种可持续、清洁能源的利用方式。
通过安装太阳能或风能发电设备，可以减少对传统能源的依赖，实现节能减排的目的。
2.废气发电抽油机井在运行过程中产生大量的废气，可以通过回收利用废气中的热能，进行发电。
将废气发电系统与抽油机井相结合，既能提供所需的电力，又能充分利用废气资源，实现节能效果。
抽油机节能方法与变频技术合理应用
抽油机节能方法与变频技术合理应用油田作业过程中，电能为抽油作业提供基本的动力基础。
随着变频技术的不断发展，并逐渐应用至油田设备领域，改变了以往抽油机效率较低，耗电量大，资源浪费的现状。
本作者，结合自身油田工作经验，总结出变频技术在抽油节能技术领域的具体应用，并提出了在抽油机调速应用过程中出现的问题及整改方法，希望能给与同行予借鉴。
标签：抽油机；变频应用；调速节能；效率提升抽油机在整个石油开采过程中，耗电量比例较高。
约占整个油田总量的百分之四十，并且运行效率不高，对电能资源的使用上也存在浪费现象，对此提升抽油机运行效率，降低能源损耗对提升油田运行成本具有重要意义。
目前，国内超过20%的油井企业已在推广施工各类节能抽油机组、节能配电箱或电机，并已经取得较好的效益反馈。
1 抽油机组常规节能法不考虑节能变压器的话，目前油田针对抽油机节能的技术主要有两个大方向，一类是开发不同类型的抽油机节能电机，另一类是使用节电配电柜，下面对其进行简要的分析比较。
首先是抽油机节能电机，根据节能电机类型不同，可将电机分为超高速转差率电机、永磁同步电机、双定子电机以及电磁调速电机。
以上电动机虽然在抽油机节能上起一定作用，但多存在节能效果差，制作成本高或者缺乏振动载荷的能力，导致抽油机节能效果不明显。
其次是节能配电柜，节能配电柜中的电容器无功补偿能够提升电机运行功率，减小电机无功损耗和电能的损失。
双可硅调压可以实现电机定子电压随负载变化进行连续调节，但可控硅的可靠性并不稳定，制造成本也高，不适于油田使用。
还有抽油机专用变频电源，使用变频电源最高可节能10%，但是缺陷是设备运行成本高，操控比较复杂，并且对环境要求较高。
2 变频技术在抽油方面的应用2.1 变频技术应用优势及趋势目前，在我国油田采用的抽油设备中，以游梁式抽油机最为普遍，数量也最多，同时也存在着一些问题。
一方面，游梁式抽油机运动为反复上下提升，一个冲程提升一次，当滑块提升时，将采油机杆送入井中；滑块下降时，采油杆提出带油至井口，由于电动机转速一定，滑块下降过程中，负荷减轻，电动机拖动产生的能量无法被负载吸引，势必会寻找能量消耗的渠道，导致电动机进入再生发电状态，将多余能量反馈到电网，引起主回路母线电压升高，导致电网供电质量下降，功率因数降低的危险；频繁的高压冲击会损坏电动机，造成生产效率降低、维护量加大，极不利于抽油设备的节能降耗。
抽油机的节能效果
抽油机的节能效果摘要近年来随着我国经济的不断发展，科学技术不断得到提高，而且近年来国际上也出现能源紧张等情况，因此各国都在相继提出节约能源节约资源的发展观念。
本文将主要针对抽油机这一大型设备进行阐述，分析它的工作原理以及在此基础上的节能效果的实现。
关键词抽油机；工作原理；节能效果1 抽油机简介及工作原理抽油机是开采石油的一种机器设备，是通过加压的办法使石油出井的一种设备。
当油机上冲时油管弹性收缩向上运动，带动机械解堵采油向上运动，撞击滑套产生振动。
同时正向单流阀关闭，变径活塞总成封堵当抽油机下冲程时，油管弹性伸长向下运动，这一运动又对地层内的油流管道产生反向的冲击力。
油井内的机械采油器是利用油管柱周期性的弹性变形来产生周期性的上下往复运动，对地层产生抽吸挤压的频繁交替变换活塞作用，最后使得不易移动的液滴开始流动，实现疏通油道、扩大油流增加原油产量的目的。
在所有的抽油机类型中，游梁式抽油机是各大油田广泛采用的抽油设备，通常是由普通的交流异步电动机直接拖动，由它的柄带以配重的平衡块带动抽油杆，驱动井下的抽油泵做固定周期性的上下往复运动，把井下的油送往地面。
2 抽油机能量损失原因探究一般在油田开发中，采油的方式通常是把流到井下的原油弄到地面的方法，基本上分为两种，一是依靠油田本身的能量把原油喷洒到地面上，这种方法称作是自喷采油法，另一类是借助外界的力量把原油采到地面上，叫做机械采油法。
但是现在使用采油机采油的油田占到总数的90%以上，而目前不仅采油的抽油机总体利用效率不大，也有很大的能耗消耗。
以前统计数据显示油田生产用电占到总用电量的将近一半，而在油田的生产用电中采油机的用电又占到很大一部分。
如果抽油机的总体利用效率提高，不仅可以节约油田的成本，也可以很好的节约资源。
抽油机的能量损失有很多原因，大体可以分为以下几方面的原因：1）电动机的损失。
电动机是抽油系统中的主要耗能设备，电动机方面的损失包括有热损失和机械损失，统称为电机损失。
抽油机用三相高转差率电动机节能效果
３ 经 济 效 益
通 过 对 比测 试 ，使 用 抽 油 机 Ｙ Ｃ Ｈ系 列 三 相 高
转差 率 电动机 之 后节 电效 果显 著 。
１ ７
石 油 石 化 节 能 ＷＷＷ． ｓ ｙ ｓ ｈ ｊ ｎ ． Ｃ Ｏ ｎ ｒ
周 杰 等 ：抽 油 机 用 三 相 高 转 差 率 电动 机 节 能 效 果 分 析 第 ７ 卷第 ８ 期
杆 ，提 高泵 的充 满度 。 ５ ） 电 动 机 可 改 善 电 力 输 送 系统 的 ＿ Ｔ作 状 况 ， 减 轻 电 网负荷 ，减少 谐 波影 响 ，减 少 无功 用量 ，提 参 考 有 关 资 料 ，ＹＣ Ｈ系列 三 相高 转 差 率 电动 机 （ 以下 简称 电动机 ） 主要是 为 游梁 式抽 油 机制 造 的动 力设 备 。Ｙ Ｃ Ｈ系列 三相 高转 差 率 电动机 技 术规
１ ． ３ 装 置 特 性
Ｉ ）高 转 差 率 电动 机 驱 动 游 梁 式 抽 油 机 在 低 渗
重 因此 ，需 要 高 功 效 、高节 能 的抽 油 辅 助设 备 ， 透 油 田具有 较 为明显 的节 能作 用 。 减 少电能在抽油机 ＿ 卜的 浪 费 ，提 高 抽 油 机 Ｔ 作 效 率 。针对抽 油机运 载 时效 率低 、能耗 高等 问题 ，通 ２ ）高 转 差 率 电动 机 与 抽 油 机 合 理 匹 配 ，功 率 自动 变 换 ，可根 据 油 井 载 荷情 况 自动实 现 高 、中 、
Ｄ ０ Ｉ ： １ ０． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ． ２ ０ ９ ５ — １ ４ ９ ３ ． ２ ０ １ ７． ０ ８． ０ ０ ６
油 田生 产 的 主要 动 力都消 耗 在抽 油机 上 ，抽 油 有 中转 矩 及 中低 转 矩 （ 八 级 电动 机 无 中低 转 矩 ） ， 机 一 般 由电 动机驱 动 ，通 过抽 油杆 的上下 运 动将 原 接 成 延 边 三 角 形 。 油 抽 到 地 面 的 管 网 中” ， 由于 低 渗 透 油 藏 的 特 点 ， 大 部 分 抽 油 机 效 率 很 低 ，能 源 浪 费 的现 象 比较 严
运用高转矩节能电机优化抽油机运行效率
ｃ ｓ ｆ ｅｉ ｄｒｂ ｉ ｉ ｆｏｌｐ ｐ．Ｔ ｕ ，ｔｅ ｅｅ ｔ ｍ ｔｒａａ ｔ ｔ ａ ｖ ｍｅ ｔｏ ｉ ｐ ｍｐ， ｅ ｓｏ ｓｇ ａ ｕｌ ｎ ｏ ｉ ｕ ｄ ｎｎ ｅ ｄｇ ｍ ｈ ｓ ｈ ｌｃｒ ｏｏ ｄ ｐｓ ｏ ｌ ｄ ｍｏｅ ｎ ｆｏｌ ｕ ｏ ｏ
ｎｓ ｅｅ ｔ ｍｏｏ ｄ ｓ ｃ ｒｎｚｔ ｎ ｅｅ ｔ ｍ ｔｒｓｏ ｌ ｅ ｎ ｃ ｓｒ ， ｎ ｄ ａｓ ｐ ｌ ａｉｎ ｂ ｏ ｏ ｉ ｍ ｌｃｒ ｔｒａ ｙ ｈｏ ｉ ｉ ｌｃｒ ｏｏ ｈ ｕｄ ｂ ｅ ｅ ａｙ ａ ｌ ａ ｐｉ ｔ ｙ ｅ ｎ 一 ｏ ｎ ｎ ａｏ ｏ ｓ ｏ ｃ ｏ ｃ Ⅱｉｅ ｅｈ ｏｏ ｙｏ ｉ ｐ ｐ ｓｏ ｌ ｏ ｓｄ ｒｄ． １ ｄｔ ｎ ｌｇ ｆ ｌ ｕ ｈ ｕｄ ｂ ｃｎ ｉｅｅ ｚ ｃ ｏ ｍ ｅ Ｋｅ ｒ ｓ ｏｌ ｕ ｐ；ｅｅｔ ｍｏｏ ；ｍ ｃ ａ ｉ ｃ ａ ｃｅ ｓ ｃ ｃｎ ｍｉｅ ｎ ｒｙ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉｐ ｍ ｌ ｒ ｔ ｃ ｏ ｒ ｅ ｈ ｓ ｈ ｒ ｔｒ ｔ ；ｅｏ ｏ ｚｄ ｅ ｅｇ ｎ ｍ ａ ｉ ｉ
０ 前 言
电动机是抽油机井 的主要动力设备， 也是 电
能消耗的主要设 备 ， 其耗 电量约 占喇嘛甸油 田总 电量 的三分之一。目前 ， 田所装配的电动机 主 油 要是 Ｙ型三相异步 电动机及－ ｄ 部分超高转差 － ，
收 稿 日期 ：２Ｏ —０ —２ Ｏ６ １ １ 修 订 稿 日期 ：２０ ０ —２ ０６— １ ８
电动机 、 永磁电动机和调速节能电动机等 ， 由于抽
油机是上下往复运动 ， 造成交变载荷变化频繁 ， 虽 然采用了曲柄配重 的旋转平衡 ， 但抽油机电动机 的负载仍然呈周期性变化 ， 在确保 可靠起动和正
抽油机-电动机动态综合节能原理与控制方法
技术优势：智能化 控制，提高设备运 行稳定性和可靠性
技术不足：设备成 本较高，投资回报 周期较长
技术不足：对操作 人员技术要求较高 ，需要专业培训
实验验证与效果评 估
实验设计
实验目的：验 证电动机动态 综合节能原理 与控制方法的
有效性
实验设备：抽 油机、电动机、 传感器、数据
采集系统等
实验方法：采 用动态综合节 能原理与控制 方法，对比传 统方法进行实
验
实验数据：记 录电动机运行 参数、能耗、 效率等数据， 进行对比分析
实验结果：分 析实验数据， 评估节能效果， 验证理论与方
法的有效性
实验结果与分析
实验目的：验证 电动机节能原理 与控制方法的有
效性
实验方法：采用 抽油机-电动机 系统进行实验， 对比传统与节能 控制方法下的能
耗差异
实验结果：节能 控制方法下，抽 油机-电动机系 统的能耗显著降
适应调整
控制流程
启动：启动电动机，开始抽油
监控：实时监控电动机运行状态，如电流、电压、转速等
调节：根据监控数据，调整电动机运行参数，如转速、扭矩等
节能：根据调节结果，实现电动机的动态综合节能
停止：达到设定条件后，停止电动机运行，结束抽油过程
优化措施
采用先进的控制算法，如PID控制、模糊控制等 优化抽油机参数，如转速、压力等 采用节能技术，如变频调速、能量回收等 采用智能监控系统，实时监测抽油机运行状态，及时发现并解决问题
技术实现
技术路线
动态综合节能：通过动态调 整电动机转速和扭矩实现节 能
电动机驱动：采用电动机作 为抽油机的动力源
控制方法：采用智能控制算 法实现电动机的动态调整
节能效果评估：通过实验和 仿真验证节能效果