节能测试中心拖动装置研讨课件

1、内 容 中国石油天然气集团公司油田节能监测中心始建于1981年，1989年7月通过国家计量认证和资格认可，成为石油行业第一家向社会出具具有法律效力数据的省、部级的节能监测机构。中心分别于2001年12月和2007年1月通过了国家计量认证复审。 油田节能监测中心业务受中油集团公司质量管理与节能部指导，行政隶属于大庆油田。中心成立二十多年来强化学习、提升素质、锐意进取，经济效益翻了几番，科研取得丰硕成果，为集团公司大型节能技改项目、大庆油田重点节能科研项目服务； 油田节能监测中心紧紧围绕集团（股份）公司节能节水各项工作部署，以提高企业资源利用效率为宗旨，以“建设国内一流节能监测机构，为节约型企业建

2、设提供优质服务”为总体目标，在节能节水监测、节能项目评价、节能技术改造、节能新技术推广应用、供能质量检测等方面做了大量的工作，取得了明显的成效。 中心除承担大庆油田节能监测工作以外，还承中心除承担大庆油田节能监测工作以外，还承担集团（股份）公司范围内重点用能设备、装置、担集团（股份）公司范围内重点用能设备、装置、系统的能源利用状况监督或检测；固定资产投资项系统的能源利用状况监督或检测；固定资产投资项目能耗指标测定、评价；重大节能科研、技措项目目能耗指标测定、评价；重大节能科研、技措项目实施效果测试、评价；节能产品能耗指标测试、验实施效果测试、评价；节能产品能耗指标测试、验证；供能质量分析、测试

3、。同时向社会提供节能节证；供能质量分析、测试。同时向社会提供节能节水技术或产品的测试、评价、推广及节能节水技术水技术或产品的测试、评价、推广及节能节水技术服务工作。中心下设热工、机电、节水、评价、理服务工作。中心下设热工、机电、节水、评价、理化化5 5个检测室和个检测室和1 1个综合业务室。通过认证的节能监个综合业务室。通过认证的节能监测与测试、供能质量理化分析、综合评价测试三大测与测试、供能质量理化分析、综合评价测试三大类二十九个项目，基本满足了在石油石化企业开展类二十九个项目，基本满足了在石油石化企业开展热工、机电、供水等设备及系统节能监测工作的需热工、机电、供水等设备及系统节能监测工作的

4、需要。要。 抽油机系统耗能是油田能耗的重要组成部分，如何了解和降低抽油机能耗提高其运行效率，集团（股份）公司以及大庆油田近些年都非常重视。1996年当时中油总公司组织各监测机构对全国十六个油田抽油机系统的三千多口抽油机井进行系统效率综合监测和评价，之后集团（股份）公司经常组织对抽油机系统进行监测和测试，对充分了解抽油机系统运行效率和加强节能技术改造提供了科学数据。 节能监测程序：节能监测程序：主管部门下达计划现场测试制定监测方案监测机构现场调研数据计算、分析、编写报告 能量损失井上井上井下井下 1.电动机损失 2.带传动损失 3.减速箱损失 4.换向损失 5.盘根盒损失 6.抽油杆损失（中间）

5、 7.抽油泵损失 8.抽油管柱损失抽油机能效分析： 抽油机采油系统能量传递与损失示意图电动机电动机功率损失，主要为热损失和摩擦损失（90%）皮带减速箱换向机构盘根盒管柱抽油泵抽油杆柱抽油机采油系统输入功率抽油机采油系统有效功率带传动功率损失，主要为摩擦损失减速箱功率损失，主要为摩擦损失（皮带-减速箱86%）换向机构功率损失，主要为相对运动件间摩擦损失（92%）盘根盒功率损失，主要是光杆与盘根间的摩擦损失（98%）抽油杆柱功率损失，主要是杆与管、杆与井液间的摩擦损失 （85%）。抽油泵功率损失，主要是容积损失和水力损失（弹性伸缩、气体和不充满、漏失）（57%）管柱功率损失，主要为水力损失和漏失（

6、92%） 大庆油田节能主管部门非常重视抽油机节能，每年制订监测计划对全油田近四千口抽油机井进行监测，其中包括抽油机井节能技改的效果测试，从“十一五”开始中油股份公司每年拨给大庆油田的节能技改专项资金，其中抽油机改造项目油田节能主管部门安排监测机构进行跟踪对比测试，来验证改造的节能效果。 大庆油田从1998年开始，对进入油田的抽油机配套节能产品，尤其是抽油机拖动装置进行综合评价。油田节能主管部门制订了节能产品准入办法，组织相关部门及技术机构，在标准装置对抽油机拖动装置进行测试和技术评价，把节能效果好、质量优、价格合理的抽油机拖动装置优选出来，此项工作不但规范了大庆油田抽油机配套节能产品的市场，而

7、且为油田节能降耗、提高经济效益起到了很大的作用。几年来测试评价了近百个抽油机拖动装置，优选出十几个厂家的抽油机拖动装置，为油田的产能建设服务。 对节能产品节能效果的测试与计算，应采用“效果比较测定法”测定，即在可比的使用条件下，将应用节能产品前后的能耗指标进行比较，用节能率表示其节能效果。 对于节能产品节能效果的测试，应在标准装置上进行，对于无标准装置的测试，可选择现场装置对应用的节能产品进行测试，但选择的试验装置（设备）应运转正常，且各项耗能指标应达到标准的要求。 总的要求是前后工况稳定并保持不变。 1、标准装置测试效果评价2006年大庆油田对31个节能拖动装置在水力模拟试验井测试效果如下图

8、：节能效果较好的拖动装置（电动机+控制箱）有高转差、多功率、永磁电动机。2007年对55个节能拖动装置在采研中间模拟试验井进行节能技术评价，此项工作正在进行中。 2006年测试的抽油机拖动装置综合节电率数据0.005.0010.0015.0020.0025.00135791113151719212325272931拖动装置种类综合节电率%系列12、现场抽油机技改测试效果评价 按照中国石油天然气集团公司节能节水工作总体部署和要求，根据中国石油天然气股份有限公司油质字（2007）487号文件关于做好2007年节能节水监测工作的通知的精神，为加强对股份公司节能节水专项投资实施效果的评价，促进企业提高

9、能源利用效率，2007年对大庆油田有限责任公司机械采油节能项目实施效果进行专项节能监测。 大庆油田进入特高含水期后，油田生产规模不断扩大，大庆油田机采井数不断增加，产液量随之不断增加，采油耗电也上升，占到油田生产耗电的40%左右，吨油耗电呈上升趋势，吨油成本控制难度加大。 面对油田高能耗的不利局面，大庆油田有限责任公司采油工程系统积极探索节能新途径，开展了节能降耗试验研究，不断创新和完善机采节能新技术，取得了大量研究成果，几年来油田机采系统更新、改造、新建应用的节能产品超过三万台（套）。 2007年按照股份公司的安排和油田抽油机井更换节能电机改造的实际情况，按照20%的比例组织进行了抽测，下面

10、列举70台普通电机更换改造为4种节能型电机的节能效果数据。其中：多功率电机11台、双速高转差电机21台，双速电机18台，永磁电机20台，通过节能测试得出以下结果： 更换改造电机前：平均吨液百米有功耗电量为1.388kWh，平均吨液百米无功耗电量为4.487kvarh，平均系统效率为23.63%。更换改造电机后：平均吨液百米有功耗电量 为 1 . 1 6 6 k W h ， 平 均 百 米 无 功 耗 电 量 为2.614kvarh，平均系统效率为27.73%。应用节能型电机平均有功节电率16.01%，平均无功节电率41.74%，平均综合节电率18.28%，系统效率提高了4.10个百分点。 从测

11、试结果可以看出，大庆油田公司在抽油机井上应用的几种节能电机均有较好节能效果，各类型节能电机改造后的平均综合节电率为18.28%，各类型节能电机改造后的平均综合节电率对比见下图，双速高转差电机和永磁电机的综合节电率在20%左右，双速电机综合节电率16.75%，多功率电机综合节电率14.15%。电机节能改造监测详细结果见下表。 有功节无功节综合节电 率电 率电 率kWkvarcos%原态平均12.235.050.3627.79节态平均10.917.240.5631.15增减幅度-1.3-17.810.23.36原态平均8.1821.10.3521.65节态平均6.8913.680.4626.09增

12、减幅度-1.29-7.420.114.44原态平均6.1420.930.2922.59节态平均5.5515.60.3425.99增减幅度-0.58-5.330.063.39原态平均8.7620.770.4124.36节态平均7.076.870.7329.14增减幅度-1.69-13.90.324.79原态平均8.4523.150.3523.63节态平均7.2312.790.5227.73增减幅度-1.23-10.370.174.1工况系统效率1多功率11输入功率无功功率功率因数序号电机类型数量14.152双速高转差2118.3137.0620.011815.2610.8647.529.4916

13、.754永磁2016.5165.0719.813双速18.28合计7016.0141.74大庆油田公司2006年度节能电机改造监测数据汇总表 节能电机改造综合节电率对比图 目前抽油机井普遍应用的为游梁式抽油机，由于抽油机工作时为脉动负荷和重负荷启动，它所配用的电机必须有较高的启动转矩，而目前与抽油机配套普遍采用的Y系列电机由于启动转矩偏低，配套时不得不提高电机容量以满足启动的需要，这样势必造成电机安装容量过大，使电机常常处于轻载运行，由此造成电机在运行过程中效率和功率因数都大大降低，损耗也明显加大。因此，如何选择合适的变压器、电动机和控制箱，即能满足油田生产的需要，其组合又有最佳的节能效果。

14、如何降低电动机装机机座，减少电动机自身损耗，众所周知，电机的运行效率存在最佳运行区，由于抽油机负载为变动负载，电机的运行很难在经济区内，得通过调节电压的方式来实现调节电机的运行电流，达到节能的目的。节能产品组合和选用的基本原则是，一是考虑抽油机井的基本情况，根据井的负载情况合理选用；二是根据节能产品的节能机理，避免节能原理的重叠；三是考虑价格合理、易于操作和维护的节能产品。 油田电动机节能主要分为四个方面 1、人为地改变电动机的机械特性，以实现与负荷特性的柔性配合，从而提高系统效率，实现节能。这种方法主要是采用变频调速的方法。 2、从设计上改变电动机的机械特性(如高转差电动机和超高转差电动机)

15、，从而改善电动机与机、杆、泵整个系统的配合，减少系统能耗。 3、研制高效节能电动机，扩大高效区范围，提高电动机效率，降低装机功率，从而减少电动机损失。 4、采用节能型抽油机电动机控制装置，这种电动机控制装置除具有一般控制箱的基本功能外，可根据电动机的运行情况，动态调节电动机的电压或进行无功补偿，降低电动机损失。 针对目前抽油机井普通电机启动转矩小、功率利用率低、自身损耗大的问题，大庆油田在机采系统主要有针对性的应用了以下几种节能电动机：1、高转差节能电机该电机主要特点是机械特性软，使电机在重负荷期间速度下降，扭矩增加；轻负荷期间速度上升，扭矩减小，由此减小了抽油系统最大负荷及负荷变化范围，装机

16、容量和普通电机相比降低约40%。 2、双速节能电机双速电机的变速采用改变绕组的连接方式，也就是用改变电机旋转磁场的磁极对数来改变它的转速。在抽油机既定的负荷条件下，通过仅改变其绕组结构完成6/8极，8/12极的单绕组非倍极改型设计，其负荷率从2080变化时，电机都运行在高效区。 3、双功率节能电机 双功率电动机的定子绕组采用两个可以并联运行的绕组，即一个多匝绕组和一个少匝绕组，两个绕组的功率不同，两个绕组分别可单独运行，也可并联运行，双功率电动机在驱动抽油机时，控制装置中有一个电流检测电路，当电动机的负载率小于60%时，多匝数绕组投入工作，其装机功率为额定功率的60%；电动机的负载率小于40%

17、时，少匝数绕组投入工作，其装机功率为额定功率的40%。这样电动机的负载率保持较大，提高了电动机的运行效率和功率因数。 4、稀土永磁节能电机稀土永磁电动机采用永久磁铁代替励磁绕组激磁，其定子和转子与普通三相异步电动机相同，电动机的转子上同时装有鼠笼条和稀土磁钢，异步启动同步运行，综合了异步电动机和同步电动机的优点，启动时笼条与旋转磁场相互作用产生异步启动力矩，牵入同步后笼条失去作用，永磁磁场与旋转磁场相互作用带动负载工作。稀土永磁同步电动机稳定运行在同步转速，与异步电动机相比没有转差损耗；使用稀土永磁材料激磁，提高了功率因数，定子电流减小，铜损降低，提高了电动机效率。 影响抽油机拖动装置节能效果

18、的因素，一是所选拖动装置与抽油机负载和特性的匹配程度；二是抽油机的匹配程度；三是控制部分对变动负载实现的可能性和实现速度，通过现场测试和数据分析可以看出： 1、抽油机安装配套节能产品后，抽油机井的平衡度将发生不同程度的变化，抽油机平衡的变化不但影响系统效率，而且会影响节能产品节电效果，建议更换配套节能产品后，抽油机必须调平衡。2、节能产品配套使用测试效果存在差异的原因是：一是选择的节能产品节能原理相近或起不到互补作用；二是现场测试运行不理想，未能充分发挥节能产品的作用，这方面是用户安装调试水平的体现；三是无功补偿有差异，三个方面影响了配套节能产品的整体技术效果。 3、由于抽油机负载变动较大的特性，总体上调容调压变压器