抽油机直流集群节能控制
分析抽油机的能耗及节能措施
分析抽油机的能耗及节能措施抽油机作为石油采运领域的重要设备之一，其能耗情况对于能源消耗和环境保护具有重要意义。
本文将分析抽油机的主要能耗来源，并提出几种常见的节能措施。
抽油机的能耗主要来自电力消耗和动力消耗两个方面。
电力消耗是指抽油机系统中电机的耗电量，通常包括启动电流和运行电流等。
而动力消耗则是指抽油机系统中使用的传动装置（如减速器）以及其他传动损耗（如润滑油消耗）等。
针对抽油机的能耗，以下是几种常见的节能措施：1. 优化电机和传动装置：选择高效率的电机和传动装置，尽量减少能量转换时的损耗。
合理选择减速比和传动方式，减少传动损耗，提高传动效率。
2. 控制启停频率：减少不必要的启停，合理控制抽油机的工作时间和运行周期。
通过技术手段实现变频启停，提高系统运行的灵活性和效率。
3. 优化抽油机系统的流体力学性能：通过设计和优化抽油机的叶轮和导流部件等关键部件，改善流体动力学性能，减小流体阻力和损耗，降低能量消耗。
4. 采用节能控制系统：通过引入节能控制系统，如智能控制、远程监控等，实现对抽油机系统工作状态的实时监控和调整，最大限度地减少不必要的能耗。
5. 加强日常维护和管理：定期检查和维护抽油机设备，保持其正常运行状态。
及时清理滤芯和冷却器等部件，保持传热和阻力等方面的性能，减少能量消耗。
除了以上几种节能措施，还可以根据具体条件和实际情况选择适当的技术和管理措施。
应用机器学习算法优化抽油机的输出功率和能耗之间的关系，实现最优化控制；或者通过改善抽油机所在环境的通风条件，降低设备温升，减少冷却能耗等。
针对抽油机的能耗问题，可以采取多种节能措施。
这些措施从提高设备本身的能效性能到优化运行管理等方面入手，通过技术手段和管理手段相结合，最大限度地减少能耗，实现节能目标，促进可持续发展。
分析抽油机的能耗及节能措施
分析抽油机的能耗及节能措施
抽油机是油田开采中不可或缺的设备，其主要功能是将油井中的原油抽出，使其能够
顺利地进行储存、输送及加工。
然而，抽油机在工作过程中会消耗大量的能源，因此需要
采取一些措施来减少能耗，提高能源利用效率。
首先，抽油机在进行工作时，需要消耗大量的电能，因此应该优先考虑控制其电能的
消耗。
一方面可以通过对电能使用进行监控，找出存在的问题，另一方面可以通过优化抽
油机的结构设计或者使用新型的驱动技术来降低能耗。
目前市场上已经出现了很多能耗更低、效果更好的抽油机，这些新型设备能够更好地适应现代化科技的要求，提高设备的能
源利用效率。
其次，抽油机在使用过程中还会产生一些不必要的能耗，例如管道、阀门等摩擦损失，这些都会对能源利用效率产生一定的影响。
为了减少这部分的能耗，可以考虑在管道、阀
门等设备的摩擦面上使用最先进的涂料或材料，从而减小能量损失并提高设备的使用寿
命。
此外，抽油机在过程中也会产生一定的振动、噪音等负面影响，这些都会影响设备的
正常使用。
为了解决这些问题，可以考虑在选购抽油机时选择噪音低、振动小的设备，或
者对设备进行适当的加工和调整，从而降低设备的噪音和振动程度。
总之，作为油田开采中重要的设备之一，抽油机的能耗和能源利用效率都需要得到合
理的控制，采取相应的措施来降低其能源消耗，提高其能源利用效率是必要的。
只有在高
度重视抽油机的能源管理，发挥其最优性能，才能够实现油田资源的最大化利用效果。
抽油机节能控制系统设计
抽油机节能控制系统设计摘要:针对油田抽油机轻载时效率低、功率因数低,且现有的轻载节能模型要求精确了解电动机的模型和参数,难以用于工程实现等问题,利用电机线性化的转矩-转差率关系,对恒转矩负载介绍了电机选型方式。
在电机控制上考虑了抽油机上行和下行对能量的需求，在周期上对电机驱动供电进行了合理的配置，本方法有实用、简单的特点,可使电动机的效率有较大提高，大量节约了抽油机的用电量。
引言在油田实际运行中,由于电动机产品容量不连续性,安全系数选择过高等因素,使电动机额定负载总是超过最大可能峰值30%,而峰值所持续的时间又往往远小于总运行时间。
电动机运行在轻载的时间占了它运行时间的大部分。
轻载时,尤其是负载率低于20%的情况下,有功电流很小,而无功电流不变。
本文在基于抽油机电机近似恒转矩负载的情况下,假定已知负载特性和电机额定参数,根据不同工况(负载转矩和运行频率)按一定规律来调节电机的输入电压或脉宽使整个抽油机系统效率提高。
1.电机的选型:针对抽油机负载情况，需要合理计算出电机的负载。
负载分为抽油机克服重力做功情况以及抽油机依靠重力自行转动部分。
电机力矩的选择是电机选型的最重要内容，以下内容介绍制约力据选择的因素：A.转动惯量的选择在旋转运动中，物体的转动惯量J对应于直线运动中的物体质量。
要计算系统在加速过程中产生的动态载荷，即必须计算物体的转动惯量J和角加速度，然后得惯性力矩T=J*。
物体的转动惯量：J=式中，L：长度（mm）D：直径（mm）B.加速度计算控制系统要定位准确，物体运动必须有加减速过程。
已知加速时间，最大角速度，很容易算出奠基的角加速度：=/（rad/s2）C.电机力矩计算T=（J*+TL）/其中：TL为系统外力折算到电机上的力矩；为传动系统的效率。
根据计算出的力矩T再加上一定的安全系数，即可选出电机型号。
2.控制系统的硬件设计驱动电机的硬件设计可分为控制部分和驱动部分。
控制部分的主要芯片为飞利浦P89V51RD2型单片机和脉冲分配控制器PMM8713。
分析抽油机的能耗及节能措施
分析抽油机的能耗及节能措施
抽油机是一种利用机械能将油井中的原油抽到地面的设备，其能源消耗主要体现在电力和液压系统的运行上。
为了降低抽油机的能耗，需要采取一系列的节能措施。
首先，进行液压系统的调整和优化是一个重要的步骤。
液压泵与电机耦合在一起配合工作，使液压泵的运行效率较低，而且液压系统的压力调节和溢流阀的流量调节较粗糙，可以采用优化调整方法，进行压力调节和流量调节，并利用变频控制改善液压泵的运行效果，从而减少耗能。
其次，使用高效电动机是节能的关键。
采用高效电动机可以减少能耗，提高效率。
传统的电机大多采用三相异步电动机，通过更换三相永磁同步电机来实现节能，由于永磁同步电机的高效，使得节能措施效果将达到预期。
再次，优化设计应该从减少损耗入手。
在油井的运行过程中，泥浆和固体颗粒会随着乳化物一起抽出地面，进入表面设备之前，将液体和固体分离十分重要。
由于油井是连续泵送的，分离器必须连续用于分离。
分离流量与抽油流量不匹配，导致分离器压力高，能耗相应高。
优化设计是减少泥浆液氮气使用，提升分离效率，并减少消耗的关键。
最后，在安装抽油机时，应该完善安装，减少泄漏量，同时减少噪音和振动，降低能耗。
选用合适的润滑和密封装置，对于减少因摩擦和卡滞而引发的能耗和故障有很大的作用。
总之，抽油机是一种能耗较大的设备，因此需要采取一系列的节能措施。
液压系统的优化调整、使用高效电动机、减少泥浆泄漏以及安装的易操作等方面的改进都可以有效减少能耗，从而实现节能降耗。
抽油机节能控制柜使用说明书-wr
上海位仁节能科技有限公司 抽油机节能控制柜使用说明书抽油机节能控制柜使用说明书上海位仁节能科技有限公司目 录1. 前言 (2)2. 产品检查 (4)2.1型号、铭牌说明 (4)2.2外形、结构尺寸 (4)3. WR－V9系列变频器 (5)3.1 产品简介及主要功能 (5)3.2 型号、铭牌说明 (6)3.3 外形尺寸与安装尺寸 (7)3.4技术规范 (8)3.5标准接线 (10)3.6操作面板 (10)3.7功能代码表 (13)4. 能量回馈单元 (15)4.1 产品简介及主要功能 (5)4.2 型号、铭牌说明 (6)4.3 外观、外形尺寸与安装尺寸 (7)4.4技术规范 (8)4.5接线与安全 (10)5. 安装配线及使用条件 (15)6. 操作运行 (16)6.1运行前检查 (16)6.2试运行 (16)7. 保养、维护及存放 (16)8. 故障内容、诊断及对策 (17)该说明书的修订及说明，并保留该说明书印刷后更改产品而不另行通知的权力。
本说明书中部分图片是示意图，仅供参考，若图片与实物不符，以实物为准。
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为了充分发挥本控制柜的功能及确保使用者的安全，请详细阅读本使用说明书。
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1.1产品简介及主要功能1.1.1产品简介抽油机节能控制柜是专门为陆上油田用抽油机效率低、功率因数低、耗能高、“大马拉小车”等问题设计制造的，是提高抽油机单井采油时率、节约电能、降低网损、解决“大马拉小车”、启动力矩大、电流冲击大等的全自动智能节能控制装置。
1.1.2主要功能及特点· 全自动控制、无人操作、无需值班。
· 单井功率因数可提高到0.97（3169无功计法），线路综合节电率可达20%，动态跟踪抽油机负荷运行，即使电动机运行在50Hz也能节电。
· 软启动，对电网无冲击，在电网停电后复电，可以实现在1分钟内将油田的全部抽油机起抽。
新型抽油机节能控制器相关问题探讨
０＝ Ｒ ｊ 一 ＆ｒ ＋ ｊ ｔ １ ）
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式中 ， Ｒ 、 ｋ 为定 子 电阻 和 自感 ； Ｒ …Ｌ 为转 子 电阻 和 自感 ； Ｌ ｍ 为 定 子互 感 ； ∞ 为 电机 转 子角 速 度 ，即机 械 角 速 度； ｕ …ｕ Ｂ 为 定子 电压 （ ｄ、 ｐ）分 量 ； ｉ 、 ｉ Ｂ 为定 子 电流 （０ 【 、 ｐ） 分量 ； １ １ …Ｕ Ｂ 为转子电压 （ Ｏ ／ ． 、 ｐ） 分量 ； ｉ …ｉ Ｂ 为
本 文 均采 用 空 间矢 量 分 析方 法 ， 在 异步 电机 的空 间矢
抽油机节能降耗措施探究李亚敏1刘广业2
抽油机节能降耗措施探究李亚敏1 刘广业2发布时间：2023-05-30T04:31:47.129Z 来源：《工程管理前沿》2023年6期作者：李亚敏1 刘广业2[导读] 抽油机是油气资源开采过程中必须用到的一种机器，随着大家的节能意识越来越高，抽油机的能耗问题一直是油气资源开采过程中的首要问题。
本文主要阐述了对抽油机耗能产生影响的因素，并有针对性的提出了抽油机节能降耗的措施，旨在能够有效的降低油气开采过程中的能耗，推动石油产业进一步的发展。
1.华北油田检验检测中心节能监测站河北任丘 0625522.华北油田检验检测中心特检公司河北任丘 062552摘要：抽油机是油气资源开采过程中必须用到的一种机器，随着大家的节能意识越来越高，抽油机的能耗问题一直是油气资源开采过程中的首要问题。
本文主要阐述了对抽油机耗能产生影响的因素，并有针对性的提出了抽油机节能降耗的措施，旨在能够有效的降低油气开采过程中的能耗，推动石油产业进一步的发展。
关键词：抽油机；节能；降耗；措施一引言随着我国工业化进程的不断推进，经济的快速发展，对于能源的需求量不断在增加。
我国目前的能源结构中，石油与天然气是主要的能源之一。
随着我国对油气资源的不断开采，我国的开采技术越来越成熟，但与此同时，开采地质的条件越来越差，我们面临的挑战也越来越多。
在整个油气资源开发的过程中，抽油机是一种必备的工具，其主要作用是将油气资源从地下运输到地上。
但是通过实践总结发现，整个石油开发过程中三分之一的能源损耗都来自于抽油机。
在如今大力提倡的节能政策下，我们油气资源的开采也必须要把降低能耗作为一项重点工作。
降低油气资源开采耗能对于降低石油开发成本，提升石油开发收益具有十分重要的应用，本文主要对油田抽油机耗能的因素展开分析，并提出了抽油机节能降耗的措施，旨在能够有效的降低油气开采过程中的能耗，推动石油产业进一步的发展。
二油田抽油机耗能因素分析抽油机的工作机理可以看成是一种活塞运动，通过空气、水压入井下后将井底原油抽出。
分析抽油机的能耗及节能措施
分析抽油机的能耗及节能措施
抽油机是一种用于提取各种天然资源（例如石油，天然气等）的设备。
在使用抽油机的过程中，能源消耗是关键问题之一。
因此，分析抽油机的能耗及节能措施对减少能源消耗、提高效率至关重要。
1. 能耗分析
抽油机的能耗与以下因素有关：
• 抽油机的类型和规格：不同型号和规格的抽油机能耗也不同，较大型号的抽油机通常需要更多的能源。
• 运行状态：抽油机在不同的运行状态下能耗也不同，比如启动、暂停、正常运行、高负荷等。
• 负载变化：负载变化会导致能耗变化，如负载过高或过低都会造成能源的浪费。
• 环境温度：低温或高温的环境温度会直接影响抽油机的能耗，夏季能耗一般比冬季高。
2. 节能措施
在实践中，我们可以从以下几个方面把抽油机的能耗降低：
• 选择合适的抽油机：根据实际需求选择符合要求的型号和规格，避免过大或过小。
• 维护抽油机：定期检查维护设备，避免机器长时间处于不良状态，同时延长设备使用寿命。
• 优化控制策略：实时监测抽油机的各项指标，调整工作参数，实现最佳能耗控制效果。
• 采用新技术：引入新技术，比如可调速技术、智能控制技术等，提高抽油机的能耗效率，减少能源浪费。
• 循环利用能源：回收废热能源，水源、风能光能都可以用来代替外来能源，达到节能降耗的效果。
3. 结论
在目前的节能环保大趋势下，节能减排成为了各个行业普遍关心的话题。
对于抽油机来说，通过优化技术、改进设备和管理手段，降低能耗，实现双赢局面，既保证了生产效率，又保护了环境。
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抽油机变频群控配置方案示意图
高压开关 (零克)
变压器 空气开关 逆变终端 控制柜1＃ 整流/滤波 …… 逆变终端 控制柜n＃
背景概述
2、解决思路
基于以上的现状，我们采用直流互馈型集群节能控制的技术来解决这 些问题，不仅可以有效降低容量，减少增容费用以及节省能耗，还能够有 效扩大集控半径，并通过分时检测抽油机的当前负载状况，实现抽油机负 载的矢量控制及动态跟踪，同时具调速控制、检测与保护功能，而且整个 系统能够极大改善常规供电模式容易污染电网的缺点，不再需要无功补偿 装置，从而节省相应的费用。
通过分时检测抽油机的当前负载状 况，实现抽油机负载的矢量控制及 动态跟踪，同时具调速控制、检测 与保护功能。
逆变器自动检测母线电压，实现过压失 速控制，避免馈能的集中释放，造成过 压烧坏设备，停机等事故发生，使同一 直流母线上的各抽油机倒发电能量与电 动消耗能量保持平衡，提高直流母线能 量的互馈共享和循环利用效率及整体系 统节能效率。
在同一频率下工作时，抽油 机专用逆变终端比一般变频器 能多节电约 8~10% ，而且即使 在50HZ运行时亦有一定节电功 效 。 能 在 0.1 秒 时 间 内 ， 在 20%~100% 范围改变 U1 值，反 应快速灵敏，动态响应快，控 制电机气隙磁通始终工作在饱 合区，保证抽油机用多大功率 输出多大功率，这就是抽油机 专用逆变器独到之处。
•kVA计算，年节约变压器容量费：
(520-130)×28×12=13.1万元。 （2）节能：原12口油井月用电量平均为8.6万kW•h，综合节电率为15%， 电费0.7元／kW•h，年共计节约电费： 8.6×15%×0.7×12=10.8万元。 单井节能减容年经济效益：（13.1+10.8）/12=2万元
系统特点
5、智能动态监控，实现信息化、工业化深度融合
将现代网络化 通讯方式与油井 的集散配置、群 组协调、检测计 量和监控管理等 进行统一整合。 实现油井生产的 电参数采集、远 程监控和工况实 时诊断分析。
发射电台
接收电台
温度传 感器
光电 开关
采集 模块
目录
第一部分 第二部分 第三部分
背景概述
系统方案
一台80KVA的变压器；大45块5口井250kVA改50kVA；综合减容75%以上，节电率15%以上
（中石化能源监测站2012年6月测试）。
目录
第一部分 第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分
背景概述 系统方案
系统特点 效益分析 实际案例
系统方案
1、整体架构图
“直—交” 逆变器
540V两相直流
效益分析
3、单井投资回收周期
集控方案单井相较普通方案多投资0.51万元，单井节能减容2万元/年。
单井投资回收周期：（0.51万元÷2万元）×12月=3月
以上是新井投资对比，对于老井改造也非常简单。原高压电线路不动， 用其中两根做直流母线，输送直流到井口，用逆变器替换单井变压器 和油井启动柜即可。
目录
抽油机直流互馈型 集群节能控制系统
目录
第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分
背景概述
系统方案
系统特点 效益分析 实际案例
背景概述
1、抽油机能耗现状
四连杆
抽油机电耗占油田总 用电量的 60% 以上，全国 抽油机保有量 10 万台，电 机装机容量 3500MW ，变 压器装机容量 50 亿 KVA ， 能耗基数巨大，可拓展节 能空间非常广阔。
系统方案
3、创新点
基于各采油区块多井集中分布的特点，采取直流互馈型集群节能控制系统，充分发挥直 流供电优势，有效扩大集控半径。
（1）抽油机共直流母线集控技术节能减容系统平台 （2）抽油机专用逆变器
（3）井群上、下冲程位能控制技术
（4）抽油机倒发电馈能再利用技术
通过油井电控终端装置，完成对抽油机 变频调速控制、检测与保护，同时配合 响应监控中心指令，完成各种井群协调 控制算法和本终端的优化节能控制算法。 将数据采集及网络通讯模块和终端控制 与保护等功能集为一体。
系统特点
2、直流母线供电，综合节能达15%
直流集中供电系统功率因数趋于 1 ，无功电流没有了，母线电流降低了 2/3，变压器、电机、供电线路的损耗降低了。过去倒发电油井能量白白释 放掉，现在通过逆变器反馈到母线，被做功油井吸收利用，提高了电能利 用率。经实验测试系统综合节能可达15%以上。
系统特点
实际案例
呈45块5口油井集控改造实施情况 河口采油厂呈45区块的5口油井在2012 年投产运行。呈45块原5口油井共配1台变 压器（总容量为260kVA），改换一台 50KVA的变压器。 1．变压器减容费：减容150KVA,容量费 按28元/月•kVA计算，年节约变压器容量 费： (200-50)×28×12=5.04万元。 2．节能：原5口油井月用电量平均为3.6 万kW•h，综合节电率为15%，电费0.7元 ／kW•h，年共计节约电费： 3.6×15%×0.7×5=1.89万元。 5口油井每年节能费：（5.04+1.89） =6.93万元。
永磁同步 30KW
控制柜
12座 12套
19.2 8.16 4 40.36
普通异步 变频终端
三相电缆ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1000米
两相电缆
1000米
集控方案单井多投资（46.54-40.36）/12=0.51万元
效益分析
2、单井节能效益推算
（1）变压器减容费：原一井一变，正常工作时负荷为变压器容量的30%左
右，变压器空载损耗、容量浪费都很严重。现在由一台变压器取代原单井 变压器，使原520KVA容量降为130KVA，减容390KVA,容量费按28元/月
系统方案
4、系统参数指标
参数 环境适应性 直流母线供电指标 电控终端电机转速调节范围 可靠性指标 内容 工作温度： -30 ~ 75℃； 湿 度： 95±3% 网电变压器容量：500kVA ； 直流母线电压范围：430～600V 50～2000rpm MTBF（θp）≥12000小时 额定工作电压为380V的三相异步电动机、永磁同步电动机、 潜油泵电机；控制器直流母线电压范围在430～600V的开关 磁阻电机、直流无刷电机、空芯抽油杆中、低频电加热装置、 油井变频电磁防蜡仪等。功率范围在5~75kW的游梁式抽油 机、皮带式抽油机、潜油电泵等，全天候连续运行。 12～25％
35（110） kV变电站
高压 注水 站
高压出 口计量
6（10）kV线路
6（10）kV线路
集输泵站
缺乏必要的调 速调压等控制 手段，全压启 停对油井伤害 大。
变压器、电机、线路 等冗余量大，使用效 率低；
单井一个冲次内 做功有大有小， 还有倒发电状态， 没有控制与利用， 造成资源浪费。
背景概述
2、解决思路
工作范围
吨液生产耗能节电率 技术标准
符合SD189-87电气安全自动装置通用技术条件的要求，符合 IEC国际标准。
目录
第一部分 第二部分 第一部分 第三部分 第四部分 第五部分
背景概述
系统方案
系统特点 效益分析 实际案例
系统特点
1、“1变N井”模式，实现变压器减容
利用集控内的多口油井冲程冲次各不相同，工作时快慢不一交错运行的特 点，加上独特的直流供电方式及专门开发的油井逆变器，单井冗余被充分 融合压减，大幅度降低了变压器容量和变压器台数，减容达75%以上。
采用集中式供电，并动态工作的单井上下行交错运行，从而各单井用 电可相互借用补充，这样会大大降低变压器容量，变压器数量也由 N 台减 到一台，节约设备，减少能耗。
就集中式供电的做法来说，已有不少尝试： （1）采用低压交流集中供电，由于油井电机启动电流是运行时的 5-7倍， 启动压降大，线损严重，油井井距稍远（大于500米）电机既不能启动，所 以无法实现低压交流集控。 （2）采用交流升压集中供电，可以提高集控范围，但油井电机、控制柜、 线路、变压器等都需要升压改造，成本高，投资大。
系统特点 效益分析 实际案例
第一部分 第四部分
第五部分
效益分析
1、投资对比
常规方案
规格
变压器 整流柜 电机 控制柜 线缆 合计 200KVA
集控方案
价格 （万元）
9
数量
3台
规格
50KVA 100A/400V
数量
2台 2台 12座 12套
价格 （万元）
2 2.4 8.04 31.6 2.5 46.54
3、逆变终端无级调速，实现生产调参
开发抽油机专用逆变器具有跟踪负载自动调压的功能（需要多大功率输 出多大功率）同时具有调频调速、软启软停及综合保护功能。0—50Hz频 率可调，可轻松实现油井生产的无级调速；柔性启停可减小机泵运行伤害， 避免启动电流对供用电系统的冲击。
系统特点
3、逆变终端无级调速，实现生产调参
第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第一部分 第五部分
背景概述
系统方案
系统特点 效益分析 实际案例
实际案例
目前，直流母线群控技术在河口采油厂一至五矿的 60口油井进行现场应 用，集控最远距离3公里，整体效果达到设计要求。60口油井覆盖我厂五个 矿，分为新井配套和老区改造，电机负载总容量为 1998KW，变压器总容 量为 970kVA ，比原配备变压器总容量（ 3000KVA ）综合减容 70% ，节电 率15%以上（中石化能源监测站2012年6月测试）。
该技术从设想到研发实验已历时5年，其核心技术已获得3项国家专利（实用新型：交流电