油田注水泵的节能研究及智能控制

67科技创业家TECHNOLOGICALPIONEERS科技创业家工业技术2013年02(下)TECHNOLOGICALPIONEERS油井注水是油田生产的关键环节,它能有效地补充地层能量,提高原油采收率。然而,注水系统的耗电量是巨大的,随着油田综合含水率的上升,注水能耗还将急剧上升。注水机组能耗约占注水系统耗能的70%-80%,控制注水机组的能耗,在油田节能降耗工作中具有重大意义。目前注水机组节能降耗的方法主要有:(1)补偿电容器:技术已经落后。(2)变频器调速调节:其原理是通过改变注水泵的转速,从而降低能耗。(3)电力拖动系统工厂节电技术:是以电动机和动力变压器的最高效的能量转换、供电线路的最高效电能传输和各种相关数据的精确匹配为前提,以达到能使整体节电率最高、节点品质最好、节电器无故障运行和寿命长的节点效果。1节电系统原理分析1.1变压器教科书中介绍,变压器的负载率在75%时效率最高为97.1%,而经认真分析之变压器的负载率在100%时,效率为96.4%,两者仅差0.7%,而容量却增大了25%,对有基本电费的企业来说,企业多支付了25%的基本电费。给企业造成了很大的电费支出,而变压器在输出电压一定时,其实际容量的大小,取决于供出的电流大小,故此知,在同等用电负荷下,负载的功率因数越高其供电电流就会越小。1.2电动机工矿企业的电动机普遍存在大马拉小车的现象,导致其工作效率严重下降,而损耗却相对增加,大大浪费电能的工作状态。即电动机的输出力矩＞机械需求力矩。根据电机原理知识:力矩M∝电压U2。所以若要M减小,让U减小便可实现。而电动机的转速在力矩相同的情况下与共给的端电压成正比,电压下降10%较差率会上升23%,转速必然下降。根据M=9550*P2/n公式可导出P2=Mn/9550,在电压下降时,力矩和转速同时下降,而分母为一个常数不变,即功率P2下降。据“电子学”知电动机力矩T正比于供电压U的平方,为此得到结论:只有电动机在满负荷时(负载率=1)才有供给额定电压的必要。而在电动机大马拉小车时(负载率＜1时)就根本没有提供额定电压的必要。而目前我国的工业企业供电,却是在“大部分或全部”电动机大马拉小车(负载率＜1时),同时供给电动额定电压,甚至高于额定电压5%或更高供电。这就是必然导致大大地浪费电能。在研发和实验的结果中发现,有一个攻阶导数为零的电压值,当电压降到这个值时最省电,当电压偏离这个值时,节电安全就会越来越少,甚至“多耗电”如下图所示:其节电率=*100%,而(U1、P1)是最值节电点。这个最值电是由多个因素确定的,影响交流异步电动机节电的三个关键因素A.电压的最佳值作者简介:朱永强,1974年出生,工程师,13936705689。油田注水泵的节能研究及智能控制朱永强(大庆骁远电器有限公司黑龙江大庆163311)摘要:油田注水系统节能降耗,通过对注水系统设备工况的分析研究,实现智能控制。实验证明控制器节能降耗效果显著。关键词:注水泵智能控制节能StudyonenergysavingforwaterfillingpumpofoilfieldandintelligentcontrollerZHUYong-qiang,LIDong(DaQingxiaoyuanelectricapplianceco.LTD.)Abstract:Tosaveenergyandreducecostofthewaterfillingsystemofoilfield,byanalyzingtherunningstateofthewaterfillingequipment,experimentprovethatthecontroller,savingenergyeffectisremarkable.KeyWords:waterfillingpumpintelligentcontrolsavingenergyB.节电装置耗电极其微小,小到可忽略的程度C.三项电压平衡,电压稳定无污染这三个因素缺一不可,才能使整个供电系统的节能达到最高,很多其它节电技术由于没有充足考虑这三个条件,因此节电率很低。2控制系统方案设计2.1本系列节电装置采用先进的微处理器和全固态电子功率元器件制作根据独特的节电理念、装置学习优化控制软件,能够动态实时的根据负载的变化进行调整,已达到输出力矩和负载要求的精确匹配。该装置具备提高电压稳定度,提高三相电压平衡度,提高功率因数,降低电压软启动功能。根据现场不同情况,该装置分为Ⅰ型、Ⅱ型两种。具体技术参数:（如表1）2.2客观的节电率该节电技术服务“节电率”的验收方法,真正体现节能的计算方法。（如图2）参考文献[1]徐灏,邱宣怀,蔡春源,等.机械设计手册,北京,机械工业出版社,2002.[2]张盛智.电机原理与应用,中国电力出版社,2