北京茨浮电气油田抽油机智能节能控制器及控制系统介绍

1油田抽油机智能节能控制器及控制系统—SC-BT-81简介2部分案例系统介绍背景概述目录1、油田抽油机使用现状2、存在的主要问题3、国家“节能减排”政策4、石油行业是节能减排的“排头兵”5、节能技术的发展和应用1、产品概述2、工作原理3、独特技术优势4、功能介绍5、油田实地运行检测报告1、大港油田2、辽河油田3、胜利油田4、其他案例5、现场调试图片集锦3一、背景概述1、油田抽油机使用现状在目前已有的机采油井中，采用抽油机有杆式抽油的占90％，采用电潜泵、水力活塞泵、射流泵、气举等其它无杆式抽油的只占10％。近几年，随着稳油控水和节能的要求不断提高，各种型式的节能型抽油机和长冲程抽油机的数量不断增加。但是游梁式抽油机自诞生以来，历经百年使用，经历了各种工况和各种地域油田的考验，经久不衰。目前仍在国内外油田普遍使用。常规机以其结构简单、制造容易、可靠性高、耐久性好、维修方便、适应现场工况等优点，在采油机械中占有举足轻重的地位。42、存在的主要问题（1）游梁式抽油机在设计时系统的功率都有一定的余量。随着开采时间的延续、油井的供液不足，抽油能力远远大于油井的负荷。会出现以下问题。①这种情况造成电能的大量浪费；②对机械损耗很大，导致设备老化，随之增加了维护费用和停机维修时间；③更严重的情况会导致气锁，泵撞击液面等事故，严重的液击甚至导致抽油杆的断裂。（2）由于游梁机的结构特征，决定了它平衡效果差，曲柄净扭矩脉动大，存在负扭矩、载荷率低、工作效率低和能耗大等缺点。53、国家“节能减排”政策（1）“节能减排”出自我国“十一五”规划纲要。①十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20％左右、主要污染物排放总量减少10％。这是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是维护中华民族长远利益的必然要求。②当前，实现节能减排目标面临的形势十分严峻。2006年以来，全国上下加强了节能减排工作，国务院发布了加强节能工作的决定，制定了促进节能减排的一系列政策措施，各地区、各部门相继做出了工作部署，节能减排工作取得了积极进展。（2）在“十二五”规划当中“节能减排”工作也将是任重而道远。64、石油行业是节能减排的“排头兵”石油行业节能减排具有得天独厚的产业优势。石油行业的特点是生产规模大、产业链长、生产环节多，不同生产环节之间的衔接性强，与节能减排所需遵循的范围经济和规模经济具有内在的一致性。如果根据系统思维和循环经济原则统筹安排生产，将石油生产中的物质流、能量流有机整合，就可以做到物质有效转换、能源节约使用，减少排放甚至实现零排放。如大庆油田作为开发近50年的大型油田，尽管为了弥补老区产量递减而加大聚合物驱油和外围难动用储量的开发力度，增加高耗能产量的比例，给控制能耗增长带来了更大的困难，但大庆油田坚持系统优化思想，通过立体化节能减排管理方式，实现了油藏工程、采油工程、地面工程同步规划、同步实施、同步管理。与立体化节能减排实施前的2000年相比，在注水量增加7.32%、产液量增加16.7%、总井数增加59.4%的情况下，能耗总量却降低了4%。石油行业正是由于在“物”的层面具有节能减排的产业优势，在“人”的层面具有强大的组织管理优势，是名副其实的节能减排的“排头兵”。75、节能技术的发展和应用（1）采用节能型抽油机所谓节能型抽油机，主要是通过改进了抽油机的结构，即对抽油机四杆机构的优化设计和改变抽油机平衡方式来改变抽油机曲柄轴净扭矩曲线的形状和大小，减小负扭矩，使扭矩波动平缓，从而减小抽油机的周期载荷系数，提高电动机的工作效率，达到节能的目的。（2）采用节能驱动设备研究开发采用新型的电动机，使之与采油井井况相匹配，进而达到提高电动机的效率和功率因数的目的，即采用高转差率电动机(转差率8～13％)和超高转差率电动机代替常规转差率电动机(转差率小于5％)。（3）采用节能电控装置节能在抽油机上配备节能电控装置，在油田节能改造技术上具有投人低、节能效果显著以及使用方便等特点。我国油田目前应用比较广泛的节能电控装置—变频调速器节能。随着电力电子技术的发展，变频调速器性能将进一步提高，在抽油机节能装置改造上也会得到进一步的推广。（4）还有其他节能技术（改进平衡方式、采用高效节能泵等）8一、系统介绍1、产品概述SC-BT-81抽油机智能节能控制系统=变频器+自动负载跟踪技术+发电自动检测技术+PWM整流技术。SC-BT-81油井抽油机智能节能控制器系列是专门为油田抽油机节能设计的专用产品。适用于需要调速和不需要调速的电机节能方案。SC-BT-81采用美国TIDSP的32BIT数字控制技术，通过经多年研制开发的专用节电优化控制系统，可动态检测和动态调整电机运行过程中的电压、相位和电流，在不改变电机转速的条件下，保证电机的输出转矩与负荷需求精确匹配，从而有效避免电机因出力过度造成的电能浪费，节电功能十分突出。9传统的变频器只能在低于额定频率下实现节能，或者是降低冲刺进行节能，SC-BT-81除具备传统变频器的全部功能之外还具备如下独特的功能。（1）自主专利技术的快速负载跟踪功能，使得变频器工作在工频时也能大幅度节能，测试表明比传统变频器在这种情况下仍可多节能15%-30%。(2)传统的回馈单元是根据电压向电网回馈固定能量的，而SC-BT-81可根据需要实现回馈能量的控制和功率因数的控制，从而可使综合节电率更高。（3）无须外置传感器自动识别抽油杆的上下行位置，根据节电目标自动控制上下冲程的速度。（4）先进的共直流母线内馈技术，可将发电状态的电能传递给消耗电能的设备，从而减少对电网能量的需求。（5）该产品可实现远程控制和远程检测，可实现电流工图的远程监控。（6）自主生产，不受采购产品的性能制约，可根据各种不同需求实现定制。（7）上述技术已经在油田，扶梯，中央空调节能控制，混凝土搅拌机节能控制，风机水泵获得了应用，节能效果十分显著。102、工作原理(1）SC-BT-81采用变频器功能的节能原理：对于贫油井和油的黏度较高的油井，使用变频功能就可实现一定的提高综合节电效果。对于贫油井，工频下每次抽到的油很少，但电机做功却不少。这样将每次抽油的速度降下来，那么每次抽到的油反而会多。而抽油的次数降低就相当与变频器的输出频率降低。大家知道对于恒转矩负载变频器的输出频率和输出功率成正比。那么输出频率降低了，就相当于输出功率也降低了，这样即节省了能耗，又提高了产量。这是油田使用变频器效果最明显的一个特例。对于黏度较高的油井要求抽油拉杆向下要慢，向上要快，这样也可以提高抽油效率，那么就可根据判断抽油拉杆的位置来确定变频器的输出频率。每种变频器都具备调速的功能。我们只需要给变频器不同的频率指令就可以控制变频器的输出频率。一般情况下在变频器的输出频率小于工频时即可实现节能。11（2）SC-BT-81采用自动快速负载跟踪技术工作原理：这项技术是公司的专利技术，主要适用于变动负载的节能。它是通过内置于SC-BT-81中的电流电压相位传感器自动获取电机的参数从而计算出电机此刻所需的能量，这个数据用于控制变频器输出的PWM的宽度从而使变频器输出功率和电机实际需要的有功功率相同，无功功率为0，功率因数为1。在抽油机的实际工作中，电机很少始终在额定条件下运行。通常选择的标准电机其标称均高于驱动负载的最大需求。由于这一原因，所选择的电机容量比要比实际需要的容量要大一些，当提供额定电压时，即使满负荷运行也有一部分能量白白消耗掉。此外，有些应用其负荷本来就是变化的。尽管最大负荷只是间断出现，而其它时间负荷要小得多，电机的容量也要能满足最大负荷时的需求选择，由于电机产生的转矩与供电电压的平方成正比，降低端电压将减少转矩。降低端电压，实际上是降低了电机的额定输出功率，也意味着所需磁场能量的减少。利用这一原理，SC-BT-81可从空载至多数负荷情况下保持电机效率恒定，并达到最大值。12(3）SC-BT-81的PWM整流技术工作原理：这项技术是公司的专有技术，主要适用于电机工作在四象限的负载。PWM整流技术不仅可将需要发到电网的电能回馈给电网，而且还可以调节回馈电网的能量，包括电流，电压，相位角等。从而保证了回馈电网的电能质量。通过回馈电网能量大小亦可达到控制抽油拉杆受力的大小以及拉杆向上的速度。PWM整流技术使得变频器大幅度减小对电网的污染，使变频器的输入电流和回馈电流为正弦波。这是其他一般变频器达不到的。13（4）SC-BT-81共直流母线技术节能的工作原理：公司率先在国内成功使用这一技术，实现了节能。假如我们有两台变频器带动电机工作，一台电机处于发电状态，另一台电机处于电动状态。如果我们把两台电机的直流母线连接到一起就实现了这两台变频器的共直流母线运行。这时发电状态的变频器的直流母线电压高于电动状态下的变频器的直流母线电压。这样高的直流母线电压就流向低电压的直流母线，从而减少了从电网获取的电能。实现节能。这种技术非常适用于多台变频器联合工作的场合实现节能。如油田的一拖三，一拖八等。14上述工作原理的综合构成了现在的SC-BT-81抽油机智能节电控制器的基本原理。通过上述原理可以看到，这种产品具有全方位综合增产节电能力。153、独特技术优势（1）专有节能技术，实现更高更好节电。变频调速最优控制节电技术变频器本身具有功能，实现自由调速和软启动，减少电网冲击，最优控制算法，提高综合节电能力。自动快速负载跟踪节电技术通过其内置的专用节电优化控制软件，动态调整电机运行状态过程中的电压和电流，在任意电机转速的条件下，保证电机的输出转矩与负荷需求精确匹配。可使节能效果明显优于一般的变频器。可控能量回馈技术内置油田高效正弦波回馈单元，通过自动检测变频器的直流母线电压，将变频器的直流环节的直流电压逆变成与电网电压同频同相的交流电压，经多重噪声滤波环节后连接到交流电网，从而达到能量回馈电网的目的，回馈到电网的电能达到发电能量的97%以上，有效节省电能。PWM整流技术使整流、回馈的电流为正弦波。有功功率，功率因数可设可调。共直流母线节电技术对直流母线的电压实现综合配置，最大限度的利用电能。16（2）远程测量与控制技术，实现远程监控和自动化控制2-1有线远程测量与控制茨浮油田节能变频器可根据需要发送变频器的工作状态，输出电压，输出电流，输出功率，输出频率，电机转速等数据。并具有油田专用的发送电流示工图需要的实时电流序列功能，只须由上位机发送指令，即可输出电流序列数据。可实现远程控制变频器的启动，停止，输出频率，输出模式，输出功率等。2-1-1长距离485通讯技术（可达10KM）茨浮油田节能变频器可实现128台变频器由一台上位机通过485口进行通讯。波特率可达19200。2-1-2长距离光纤通讯技术（可达100KM）茨浮油田节能变频器可实现N台变频器由一台上位机进行通讯。带宽可达1M。2-2无线远程测量与控制2-2-1计算机互联网远程控制技术。茨浮油田节能变频器可连接茨浮专用远程无限通讯模块，和互联网上的计算机连接，并可实现双向数据通讯。174、功能介绍（1）适用范围SC-BT-81适用于各种抽油机的节能控制和远程监控。（2）主要功能①具备常用变频器的全部功能可实现变频节能，可实现变速抽油，即可分别控制上下冲程的速度实现节能。②具备独特的自动负载跟踪功能实时跟踪负载的变化，根据电机模型自动调节输出功率，有功功率最小化.从而实现进一步节能。③能量电网回馈功能当抽油机处于发电状态时，可将多余电能自动回馈至网。④共直流母线节能功能对于一拖多的控制器还具有共直流母线节能功能。⑤功率因数自动调节功能可自动调节功率因数，使其接近于1。18⑥谐波抑制功能可将高次谐波限制到最小程度减小对电网的污染。⑦防电磁干扰能力强内置高性能电磁干扰抑制器，EMC能力强。⑧内置通讯模块可方便实现485，MODBUS，远程通讯模块的连接，以构成远程通讯网络。⑨内置远程通讯、远程测量与控制功能可通过远程控制模块实现对变频器工作参数包括电机电流，电压以及电流功图需要的电流序