QC成果-常规抽油机节能改造

1、QC成果-常规抽油机节能改造QC成果-常规抽油机节能改造 新疆油田经过50余年的发展，已进入机械采油阶段98%以上的油井使用抽油机采油，其中有40%以上的抽油机属于常规游梁式抽油机。由于常规机平衡效果差、能耗高，已不能适应油田发展的要求。因此对这些常规抽油机进行节能改造是目前迫切需要解决的问题，本课题就是对常规十型抽油机进行效率分析，提出合理的改进方案，使之既保持常规抽油机的优点又能体现出节能降耗的特点，最大限度的降低采油成本。常规十型抽油机节能改造前 言 新疆油田经过50余年的发展，已进入机械采油阶段98%以成立时间：2019.01活动次数：12次活动时间：2019.01-2009.12课题

2、类型：攻关型注册号：J08-01受TQC教育：人均80小时课题名称：常规十型抽油机节能改造节耗能降QC小组小 组 概 况成立时间：活动次数：12次活动时间：课题类型：攻关型注册号：1.新疆油田目前广泛使用节能抽油机采油，但仍 有40%以上常规游梁式抽油机在役使用，其中常规十型抽油机占80%以上。2.根据新疆油田准东采油厂统计，2019年度常规十型抽油机日均耗电281 kWh，比十型节能抽油机高33%。常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段P1-1 选 题 理 由1.新疆油田目前广泛使用节能抽油机采油，但仍 有40%以上常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段3.更换节能抽油机费用相对较高，而改造一台

3、抽油机的费用约为更换新机的30%，且改造周期短，能及时满足油田生产的需要。 4.本公司生产的节能型抽油机从三型到十六型共七大系列二十种机型，抽油机研发技术处于国内领先水平 。 为此选择“常规十型抽油机节能改造”作为小组的QC活动课题。常规十型抽油机节能改造 P1计 通过对准东采油厂40台在用常规十型抽油机进行现状调查，其单机日均耗电281kWh，QC小组对调查数据进行认真分析、计算，得出其日耗电量高的原因主要有以下几点： 1.电流大 2.功率因数低 3.地面效率低 4.冲程损失大 5.冲次高 P1-2 现 状 调 查常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段 通过对准东采油厂40台在用常规十型抽油机

4、进行现状调查，常规十型抽油机日耗电高原因统计表序号项 目频数累计频数频率累计频率1电流大343485%85%2功率因数低2365%90%3冲次高2385%95%4地面效低1392.5%97.5%5冲程损失大1402.5%100%常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段常规十型抽油机日耗电高原因统计表序号项 目频数由排列图看出，电流大占85.0%，只要解决了电流大的问题，就能大幅度降低抽油机耗电量。常规十型抽油机日耗电高原因排列图常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段 电流大 功率因数低 冲次高 地面效率低 冲程损失大 由排列图看出，电流大占85.0%，只要解决了电流大的问题，就 2019年2月，对本

5、公司生产的双驴头十型抽油机进行了效率测试，其单机日均耗电比常规十型抽油机低34%。从设计原理上分析，若不优化常规十型抽油机的四杆机构，对节能效果有15%的影响。节能改造效果计算如下： 【34%（1-15%）】85%=24.56%常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段节能改造效果分析常规十型抽油机节能改造 P1计常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段单机日均耗电下降20% 单机日均耗电225kWh改造后的十型抽油机 单机 日均耗电 281kWh常规十型抽油机P1-3 确 定 目 标常规十型抽油机节能改造 P1计P1-4 常规抽油机电流大的原因分析 小组根据现状调查的结果，召开了2次现场讨论会，成员用

6、头脑风暴法对常规抽油机电流大的原因进行了分析，并绘制出了关联图，确定了七个末端因素。 常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段P1-4 常规抽油机电流大的原因分析 小组常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段 抽油机电流大原因关联图电流大曲柄平衡调参难井况复杂四杆机构不合理电动机性能电控制差员工责任心不强减速器大平衡差载荷大扭矩大功率不可调常规十型抽油机节能改造 P1计1、井况复杂 抽油机井工况由杆柱组合、泵深、沉没度、泵径、充满系数、原油粘度及地层供液能力等多种因素有关，具有不确定性。 结论：非要因2、 电动机性能差 常规十型抽油机使用功率为22KW的普通电动机，其启动扭矩大、能耗高；近年来，随着电

7、动机节能技术的发展，节能抽油机普遍采用高转差电动机，节能效果显著。 结论：要因P1-5 要 因 确 认常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段1、井况复杂P1-5 要 因 确 认常规十型抽油机节能改造 3.曲柄平衡 单纯曲柄平衡的抽油机运转扭大，扭矩曲线剧烈波动，扭矩峰值高，平衡效果差，决定了抽油机能耗高。 结论：要因 常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段十型抽油机改造前扭矩曲线图 Tn减速器净扭矩曲线 Tw载荷扭矩曲线 Ty平衡扭矩曲线3.曲柄平衡常规十型抽油机节能改造 4、四杆机构不合理 常规十型抽油机四杆机构传动效率较节能型抽油机低10%左右，动态平衡效果一般，但考虑改造经济性，不改变四杆机

8、构尺寸。结论：非要因5、减速器大 常规十型抽油机减速器额定扭矩为53kNM，目前节能十型抽油机减速器额定扭矩为48kNM，但考虑改造经济性，不更换减速器。结论：非要因常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段4、四杆机构不合理常规十型抽油机节能改造 6、电控制差 常规十型抽油机配备的普通电控箱不具备动态调参等自动控制功能，已不能适合油井工况。目前抽油机使用的控制系统普遍采用变频技术，可自动调整抽油机的最佳运行工况，节能效果十分显著。 结论：要因7、责任心不强现场 抽查30台抽油机平衡度平均为82.7%，说明人工调平衡的工作做得比较好，员工责任心较强。 结论：非要因常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段

9、6、电控制差 常规十型抽油机配备的普通电控箱不具备动P1-6 制 定 对 策序号要因对 策目 标措 施地 点时 间1曲柄 平衡用游梁平衡代替曲柄平衡将平衡度从82.7%提高到90%以上 设计游梁平衡方式、抽油机改造结构，确定最佳方案厂内、油田现场2019.06-2009.09 2普通电动机更换节能型高转差电动机将电流峰值降低40%以上 计算抽油机扭矩、所需功率，按要求选择电动机厂内、油田现场2019.06-2009.093电控制差更换新型自动控制系统具备功率转换、延时报警启抽等自动控制功能 分析油井工况，确定控制功能，按要求配置控制系统厂内、油田现场2019.06-2009.09常规十型抽油机

10、节能改造 P1计划阶段P1-6 制 定 对 策序号要因对 策目 标措 D1 实施阶段常规十型抽油机节能改造 D1实施阶段方 案 三方 案 一方 案 二D1-1 用游梁平衡代替曲柄平衡:1)设计了三种游梁平衡改造方案常规十型抽油机D1 实施阶段常规十型抽油机节能改造 2) 方 案 比 较项目工作量安全性操作性成本节能效果方案一最小较高较好最低较好方案二较小高好较低好方案三最大较高较好最高最好3) 方 案 选 择 通过以上三种方案的比较，可以看出第三种方案节能效果最好，但改造难度大，改造费用高。小组成员经过认真论证，从安全性、经济性、实用性等方面综合考虑，确定使用常规十型抽油机节能改造 D1实施阶

11、段第二种方案2) 方 案 比 较项目工作量安全性操作性成本节能效4)方案实施 首先按照方案二在原游梁结构上设计下偏吊臂用吊臂载荷对抽油机的工作载荷进行随动平衡，经测试改造的30台抽油机，整机平衡度从82.7%提高到88.6%。常规十型抽油机节能改造 D1实施阶段4)方案实施常规十型抽油机节能改造 由于抽油机尾部增加了运动吊臂，存在一定的安全隐患，因此增加两项安全改造常规十型抽油机节能改造 D1实施阶段将电控箱和刹车系统改在抽油侧面在抽油机后部增加安全围栏 由于抽油机尾部增加了运动吊臂，存在一定的安全隐患， 经计算电动机功率需15kW，因启动扭矩大选用22/15kW高转差双功率电动机；启动使用高

12、功率，运转使用低功率。经检测电动机运行平稳，电流峰值平均下降43%。 D1-2更换高转差双功率电动机常规十型抽油机节能改造 D1实施阶段 经计算电动机功率需15kW，因启动扭矩大选用22/1 针对油井工况，配置了智能电控系统，可实现电动机软启动、功率转换、自动调速等功能，大幅度降低了抽油机电能消耗,经检测单机日耗电下降到230kWh。D1-3 配置新型电控系统常规十型抽油机节能改造 D1实施阶段 针对油井工况，配置了智能电控系统，可实现电动机软启动、C1 检 查 阶 段C1-1 取得成效 按计划改造了30台抽油机，电机功率由原来的22kW降为15kW，电控系统具备功率转换、自动启抽、间抽等自动

13、控制功能。经检测：整机平衡度平均提高到88.6，电流峰值普遍下降40以上。常规十型抽油机节能改造 C1检查阶段C1 检 查 阶 段常规十型抽油机节能改造 改造前扭矩曲线图 改造后扭矩曲线图 Tn减速器净扭矩曲线 Tw载荷扭矩曲线 Ty平衡扭矩曲线 常规十型抽油机节能改造 C1检查阶段改造前后抽油机扭矩曲线对比图改造前扭矩曲线图 改造后扭矩曲线图 Tn减速器净扭矩曲 C1-2 存在的问题A1 处理阶段 针对发现的问题开始二次循环序号出 现 的 问 题1 在前期改造的30台抽油机中，平衡度从82.7%提高到88.6%，单机日耗电下降到230kWh,没有达到预期的效果。2 有2台抽油机出现过平衡现象

14、常规十型抽油机节能改造 A1处理阶段 C1-2 存在的问题A1 处理阶段序号出 现 的 问 P2-1 分析平衡度低的原因常规十型抽油机节能改造 P2计划阶段方法人员环境设备平衡度低曲柄过重员工责任心吊臂结构不合理载荷跨度大 P2-1 分析平衡度低的原因常规十型抽油机节能改造 1、吊臂结构不合理 抽油机改造用吊臂总重4.8吨,活动配重800kg，可调整范围过小，造成了部分抽油机过平衡。 结论：要因2、曲柄过重 原抽油机曲柄每块重1200Kg，曲柄质量过重，导致减速器输出轴扭矩、电动机的时耗功率过大 。 结论：要因常规十型抽油机节能改造 P2计划阶段要 因 确 认1、吊臂结构不合理常规十型抽油机节

15、能改造 3、油井载荷跨度大 经测试改造过的30口井，悬点载荷范围为36KN-62KN，载荷范围在抽油机的许用工况内。 结论：非要因4、员工责任心 在改造过的抽油机现场测试过程中，抽油机的配重调整都在合理的范围内，说明员工对平衡调整都有较强的责任心。 结论：非要因常规十型抽油机节能改造 P2计划阶段3、油井载荷跨度大常规十型抽油机节能改造 P2-2 制定对策序号要因对 策目 标措 施地点时间1吊臂结构不合理重新设计吊臂消除抽油机过平衡现象降低吊臂的不可调重量，将可调配重块的数量从40块增加到80块厂内、油田现场2009.04-2009.102曲柄过重设计新曲柄将整机平衡度提高到92%以上制作新曲

16、柄，将曲柄的重量由1200Kg降低到350Kg厂内、油田现场2009.04-2009.10常规十型抽油机节能改造 P2计划阶段P2-2 制定对策序号要因对 策目 标措 施地点时间1常规十型抽油机节能改造 D2实施阶段D2 实施阶段D2-1 设计制作新吊臂新旧吊臂对比图常规十型抽油机节能改造 D2实D2-2 设计制作新曲柄新旧曲柄对比图常规十型抽油机节能改造 D2实施阶段D2-2 设计制作新曲柄新旧曲柄对比图常规十型抽油机节能改造 从对比图可以看出，更换曲柄后，减速器扭矩曲线更加平稳，2009年9月检测30台抽油机，平衡度平均提高到93%以上。 常规十型抽油机节能改造 D2实施阶段更换曲柄前扭矩

17、曲线图更换曲柄后扭矩曲线图 从对比图可以看出，更换曲柄后，减速器扭矩曲线更加常规十型抽油机节能改造 C2检查阶段改造前后抽油机在油田使用对比 效果调查C2 检查阶段改造后的抽油机改进吊臂后改进曲柄后改造前的抽油机常规十型抽油机节能改造 C2检序号井号2019.04（改造前）2019.10（一次改造后）2009.09（二次改造后）日均耗电（KWh）平衡度（%）日均耗电（KWh）平衡度（%）日均耗电（KWh）平衡度（%）1H147127881.523487.521895.52H132728383.422890.322094.43H130028682.322091.222592.54H927387.

18、422889.021894.75H130230476.822292.721497.16H142029379.522090.423090.77H130426684.623885.422194.78H130526985.223286.520998.19H240426583.723982.121996.310H240229378.322789.721197.711H144028687.221391.421895.212H134628284.822987.221495.713H136827479.623783.221296.514H136627085.923284.322592.115H1378286

19、86.621292.423591.2小组活动前后抽油机日耗电统计表常规十型抽油机节能改造 C2检查阶段2019.04（改造前）2019.10（一次改造后）2009序号井号2019.042019.102009.09日均耗电（KWh）平衡度（%）日均耗电(KWh）平衡度(%）日均耗电(KWh）平衡度(%)16H147330272.524484.523990.417H135429574.624182.722393.518H132730572.9824683.422892.619H137928486.423185.721395.320H146729085.423385.321894.821H24202

20、8286.822390.422293.722H148525088.9234100.820997.123H148927086.721890.523292.424H144426585.421492.424090.625H133728082.023490.721594.526H133525389.6239101.622493.527H133428182.822790.021795.428H133326287.622889.820792.329H143031272.823981.321693.030H火1129179.823885.620992.5平 均28182.723088.622093.5常规十型抽油机节能改造 C2检查阶段2019.042019.102009.09日均耗电平衡度日均小组活动目标实现了常规十型抽油机节能改造 C2检查阶段活动前 单机日均耗电281kWh单机日均耗电225kWh活动目标单机日均耗电220kWh活动后单机日均耗电下降了21.7%小组活动目标实现了常规十型抽油机节能改造 经 济 效 益1）、按单台常规十型抽油机日均耗电按281kWh 计算 单台年节约电量（281-