CN101333919A

CN101333919A - 一种节能抽油机

Info

Publication number: CN101333919A
Application number: CNA2008101168841A
Authority: CN
Inventors: 杜宝华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-07-18
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2008-12-31

Abstract

本发明涉及石油机械技术领域，具体涉及一种节能抽油机。为了克服现有技术中存在的耗电多、效率低等问题，本发明提供一种节能抽油机，包括底座支架、电动机、减速箱、曲柄连杆系统、游梁平衡系统、抽油泵，还包括电控装置和与之相连接的油泵充满系数监测器；所述电控装置内设有微处理器、能量反馈单元、功率模块单元、补偿电容器、间抽控制器。本发明可节能20％～50％，将节电效果最大化，同时提高了油泵充满系数，降低抽油机损耗及抽油杆与油管磨损，还可任意调整冲次，减小了工人劳动强度。

Description

一种节能抽油机

技术领域

本发明涉及石油机械技术领域，具体涉及一种节能抽油机。

背景技术

近年来我国政府非常重视能源的开发，利用和节能工作先后出台《中华人民共和国节约能源法》、《节能中长期专项规划》、《重点用能单位节约用能管理办法》等相关法规政策，全国各油田也在节能降耗工作上加大了力度，而电费已成为各油田人员工资、材料费用之后的第三大开支。

目前，我国各油田共有抽油机井近30万口，而采用节能电机生产的油井不到千分之一，节能技术及节能电机多样化，但节能效果最好的也只能节能15％，平均节能在10％左右。抽油机工况为动、静载，利用小电机，抽油机无法启动，启动力矩是抽油机实际负载的3～4倍，然而启动力矩是抽油机选配电机的第一要素。力矩匹配合理后，当抽油机轻载时，就成了大马拉小车，浪费电能。且我国油田多为低能、低产井，抽油机泵充满系数低；产量调整时，须更换皮带轮，工人劳动强度大。

发明内容

为了克服现有技术中存在的耗电多、效率低等问题，本发明提供一种耗电低、效率高的节能抽油机。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种节能抽油机，包括底座支架、电动机、减速箱、曲柄连杆系统、游梁平衡系统、抽油泵，其特殊之处在于：还包括电控装置和与之相连的油泵充满系数监测器；所述电控装置内设有微处理器、能量反馈单元、功率模块单元、补偿电容器、间抽控制器，其中功率模块单元的一端与微处理器相连接，另一端与电动机相连，间抽控制器的一端与微处理器相连接，另一端与电动机相连；所述电动机内设有独立散热风扇和发电装置，独立风扇设置在电动机外壳的内壁上，外接供电电源，发电装置与电动机同轴连接；所述能量反馈单元与发电装置通过电线连接；所述补偿电容器与电动机并联。

上述能量反馈单元包括能量回馈器和逆变单元，能量回馈器内设有电抗器和多次谐波滤波器；

上述减速箱的输出轴上设有输出扭矩检测器，电控装置可根据抽油机过平衡和欠平衡的情况调整电机输出功率；

上述游梁平衡系统的游梁上设有测力检测元件，在游梁上安装测力检测元件可以测出抽油杆的载荷数据。

上述电动机为双定子电动机，抽油机启动时，双定子同时运转，马力大，当抽油机正常运转时，所需功率小，这时电动机为单定子运转，达到节能目的。

上述电控装置内设有三相电的相序和缺相检测保护装置，检测保护装置与微处理器相连接。

与现有技术相比，本发明所采用的技术方案产生的有益效果如下：

1、本发明具有再生发电功能，将抽油机下行时所发电能返回电网，达到节约电能的目的，可节能10％。

2、本发明可自动调整上下冲时间，改变抽油机上下冲程速度，节约电能、提高泵效，可节能15％。

3、本发明可根据充满系数自动调整间抽，间抽时，抽油机自动调整冲次，提高泵效，可节能10％。

4、本发明可在一定范围内任意调整抽油机冲次，不用再更换电机皮带轮，保证了电机扶正轴承的轴向同心度，延长了电机的使用寿命，大大降低了工人的劳动强度，也可调节上下冲次的速度比。

5、本发明的电动机启动和运行时所需的无功功率由电容器提供，有功功率则仍由电网提供，因而可以最大限度地减少拖动系统对无功功率的需求，使整个供电线路的容量及能量损耗、导线截面、有色金属消耗量，以及开关设备和变压器的容量都相应减小，而供电质量却得以提高，可节能5％。

6、本发明散热功能好，延长了电动机的使用寿命。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明中电动机内独立散热风扇和发电装置安装示意图。

附图标记：

1-底座支架，2-电动机，3-减速箱，4-曲柄连杆系统，

5-游梁平衡系统，6-抽油泵，7-电控装置，8-微处理器，

9-能量反馈单元，10-功率模块单元，11-测力检测元件，

12-补偿电容器，13-间抽控制器，14-独立散热风扇，

15-发电装置，16-油泵充满系数监测器，17-扭矩检测器，

18-检测保护装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步详细描述。

参见图1，本发明提供一种节能抽油机，包括底座支架1、电动机2、减速箱3、曲柄连杆系统4、游梁平衡系统5、抽油泵6，还包括电控装置7和与之相连的油泵充满系数监测器16；所述电动机2是双定子电动机，抽油机启动时，双定子同时运转，马力大，当抽油机正常运转时，所需功率小，这时电机为单定子运转，达到节能目的。

所述电控装置7内设有微处理器8、能量反馈单元9、功率模块单元10、补偿电容器12、间抽控制器13，其中功率模块单元10的一端与微处理器8相连接，另一端与电动机2相连，间抽控制器13的一端与微处理器8相连接，另一端与电动机2相连。

参见图2，所述电动机2内设有独立风扇14和发电装置15，独立散热风扇14设置在电动机2外壳的内壁上，不与电动机2主轴相连，外接供电电源，发电装置15与电动机2同轴连接。

所述能量反馈单元9与发电装置15通过电线连接；所述能量反馈单元9包括能量回馈器和逆变单元，能量回馈器内设有电抗器和多次谐波滤波器，当电动机2不做功，抽油杆在重力差和落位差的作用下产生惯性，自动下落并拉动电机旋转，电动机2的发电装置15通过能量回馈器和逆变单元把多余电能送入电网，供电动机2使用。

所述补偿电容器12与电动机2并联，电动机启动和运行时所需的无功功率由补偿电容器提供，有功功率则仍由电网提供，因而可以最大限度地减少拖动系统对无功功率的需求，使整个供电线路的容量及能量损耗、导线截面、有色金属消耗量，以及开关设备和变压器的容量都相应减小，而供电质量却得以提高。由于抽油机大部分处于轻载运行的状况，且由于其分散性，低压输电线路较长，本身功率因数又偏低，无功就地补偿的效果较好。

所述抽油机所在的井口设有油泵充满系数监测器16，当液面高度超过泵时，就启动抽油机；当液面降到泵的吸入口处时，就关闭抽油机，避免空抽的发生；所述减速箱3的输出轴上设有输出扭矩检测器17，可根据抽油机过平衡和欠平衡的情况调整电机输出功率；所述游梁平衡系统的游梁上设有测力检测元件11，在光杆或游梁上安装测力检测元件可以测出抽油杆的载荷数据。

所述电控装置7可根据油泵充满系数监测器16传回的信号，调整抽油机的冲次，当地层供液能力强时，自动提高冲次，当油井供液能力低时，又自动降低冲次；同时还可以调节上、下冲次的速度比，在保证油井原日产量不变或上升的前提下，可加快上冲次运行时间，减缓各种漏失，延长下冲次运行时间，增大油泵进液量，使抽油机可根据地层供液变化情况自动处于最佳工作状态。

所述电控装置7内设有三相电的相序和缺相检测保护装置18，检测保护装置18与微处理器相连接，确保电机正常运转不发生事故。

根据河南油田分公司第一采油厂机动科的要求，采油工程研究所机采室对双河油矿采油十二队26号计量站T411井安装的本发明，进行了能耗效果测试，测算其有功功率、无功功率、单耗等指标。

一、测试标准为：

(1)SY/T5266-1996 《械采油井系统效率测试方法》

(2)GB15316-94 《节能监测技术通则》

(3)SY/6473-1998 《械采油井系统经济运行》

(4)SY/T6422-1999 《石油企业节能产品节能效果测定》

二、测试仪器为钳式电力计，型号HIOKI3169-20，准确度为0.5。

三、计算方法如下：

(1)系统输入功率：

系统输入功率即电机输入功率P入，由仪表直接读出。

(2)光杆功率：

它是指用于提升液体及克服井下摩擦力所消耗的功率，由计算出来，

计算公式如下：

P_光＝(A×S×F×n)÷60000(KW)

P_光：光杆功率(KW)

A：示功图面积(mm²)

S：示功图减程比(m/mm)

F：示功图力比(N/mm)

n：光杆实测冲次，次/分

(3)抽油机有效功率：

是指在一定的扬程下，以一定的排量将井下液体提升到地面所需的功率。

P_有＝(Q×H×ρ×g)÷86400(KW)

P_有：有效功率，KW

Q：油井产液量，m³/d

g：重力加速度，取g＝9.8m/s²

ρ：油井液体密度，10³kg/m³

ρ可用下式近似计算：ρ＝(1-f_w)×ρ_o+f_w×ρ_w

式中：f_w-含水率

ρ_o-油的密度，10³kg/m³

ρ_w-水的密度，10³kg/m³

H：有效扬程，m

H由下式计算得出：H＝H_液+(P_油-P_套)×1000÷(ρ×g)

式中：H_液-油井动液面深度，m

P_油-井口油压，MPa

P_套-井口套压，MPa

(4)抽油机地面效率：η_上＝(P_光÷P_入)×100％

(5)抽油机井下效率：η_下＝(P_有÷P_光)×100％

(6)抽油机系统效率：η＝(P_有÷P_入)×100％

四、结论：

T411井根据测试计算结果，本发明最佳节能运行状态与河南油田分公司第一采油厂原正常运行状态相比，有功节电率25.3％；无功节电率90.58％；综合节电率31.81％。本发明与河南油田分公司第一采油厂相同状态下相比，有功节电率16.78％；无功节电率89.3％；综合节电率23.98％。计算结果见下表：

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims

1、一种节能抽油机，包括底座支架、电动机、减速箱、曲柄连杆系统、游梁平衡系统、抽油泵，其特征在于：还包括电控装置和与之相连的油泵充满系数监测器；所述电控装置内设有微处理器、能量反馈单元、功率模块单元、补偿电容器、间抽控制器，其中功率模块单元的一端与微处理器相连接，另一端与电动机相连，间抽控制器的一端与微处理器相连接，另一端与电动机相连；所述电动机内设有独立散热风扇和发电装置，独立风扇设置在电动机内壁上，外接供电电源，发电装置与电动机同轴连接；所述能量反馈单元与发电装置通过电线连接；所述补偿电容器与电动机并联。

2、根据权利要求1所述的一种节能抽油机，其特征在于：所述能量反馈单元包括能量回馈器和逆变单元，能量回馈器内设有电抗器和多次谐波滤波器。

3、根据权利要求1所述的一种节能抽油机，其特征在于：所述减速箱的输出轴上设有输出扭矩检测器。

4、根据权利要求1所述的一种节能抽油机，其特征在于：所述游梁平衡系统的游梁上设有测力检测元件。

5、根据权利要求1所述的一种节能抽油机，其特征在于：所述电动机为双定子电动机。

6、根据权利要求1所述的一种节能抽油机，其特征在于：所述电控装置内设有三相电的相序和缺相检测保护装置，检测保护装置与微处理器相连接。