石油化工行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)行業(yè)，同時(shí)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)恒速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，如將占絕對(duì)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。現(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(dòng)機(jī)變頻調(diào)速在頻率范圍、動(dòng)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。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),各大中型石化企業(yè)中,鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)占整個(gè)電動(dòng)機(jī)總?cè)萘康?0％，因此,它為交流調(diào)速技術(shù)在石化行業(yè)中的應(yīng)用提供了廣闊的發(fā)展空間。
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(dòng),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(dòng)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(gè)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(dòng)時(shí)，總是從死點(diǎn)處啟動(dòng),因此抽油機(jī)電機(jī)要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。為了保證足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,抽油機(jī)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)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(shí)，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(shí)，抽油機(jī)的運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)無功抽取，出現(xiàn)空抽或泵空狀態(tài)，伴隨泵空還會(huì)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(shí)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)能潛力非常可觀。
近年來，市場(chǎng)上直接針對(duì)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(dòng)機(jī)、三相永磁同步電機(jī)、高啟動(dòng)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(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償及靜態(tài)無功補(bǔ)償?shù)取２捎酶淖兌ㄗ永@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(zhǎng)期使用。而采用變頻調(diào)速控制，則可以改變抽油機(jī)長(zhǎng)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。
勝利油田孤東采油廠采用了加能IPC-PMD抽油機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)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(dòng)強(qiáng)度。其經(jīng)濟(jì)效益通過對(duì)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(rùn)41.08萬元/年。
(6) 投資回收時(shí)間＝投資/(利潤(rùn)+稅金)＝70天
加能IPC-PMD 變頻回饋一體機(jī)正越來越廣泛的深入到各行各業(yè)中。它的節(jié)能、省力、易于構(gòu)成自控系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢(shì)，必將成為電力拖動(dòng)的中樞設(shè)備。應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)也是企業(yè)改造挖潛、增加企業(yè)效益的一條有效途徑。尤其是在石油及化工行業(yè)中高能耗、低產(chǎn)出的設(shè)備較多，采用加能IPC-PMD 變頻回饋一體機(jī)將使企業(yè)獲得巨大的經(jīng)濟(jì)利益，同時(shí)這也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需要。
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