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探析油田电气节能方案  

2016-12-23 18:08:51|  分类: 生产工艺 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一、油田电气节能技术应用现状

    在我国油田大部分进入后期开发作业时,随着油田含水率的增加,电能的消耗也迅速增多。目前我国大部分油田电网的接线方式多是放射式或干线式,如果在较长线 路状况下,由于线路末端的电压比较低,就会导致抽油机的运行电压达不到额定电压,其电动机的转差增大,绕组温度升高,其绝缘老化的速率就会变快,影响电动 机的正常性能和使用寿命,达不到最佳运转效率,而且电网功率损耗也会有明显的增加。同时,此种运行方式下,油田电网的负荷还要从运转系统中吸收产生的无功 功率,这使得供电设备和其附属线路输出能量增大,损失更多的电压。据笔者实地调查研究发现,现油区内基本上都使用节能电动机,对注水泵供电也基本上采用变 频器,压缩机供电部分采用变频器,为了更好地节能和限制启动电流,部分采用软起动方式。从上述得知,油田电气的节能技术还有很大的发展空间。

    二、油田电气节能方案

    为了达到油田电气节能目标,其补偿方式有:低压补偿、高压补偿、固定补偿、动态调节补偿、调压补偿、降损补偿、分散补偿、集中补偿、无功补偿等。具体的油田电气节能方案有以下方面:

    1.控制变压器型式和容量

    配电变压器对电能的消耗是油田电气电能消耗主要的部分之一,不同型式和容量配电器的电能损耗不同,这就要求油田根据自身情况采用合适型式和容量的配电变压 器。就目前国内油田变压器的使用状况来说,常常会有使用容量过大变压器的情况,比如有的油田将两台甚至多台变压器并联运行,这使得变压器的配电性能降低。 应该对系统本身采用变压器的运行方式进行合理配置,将变压器的调整到合理容量,方法有:(1)可以将两个变压器采用单母线并列连接,使其中的一个变压器正 常运行,另一个作为备用,这样能够单台变压器的性能和运行效率;(2)取消负荷率较低的变压器,可以用运行功率和容量适宜的节能型变压器代替,这样能够减 少变压器工作效率低的现状,充分发挥适宜容量变压器的效率,改变过分高容量变压器效率低下去耗能高的状况;(3)将不再使用的变压器从用电系统中撤离,并 将其接电线路也拆除,这样能够优化调整电网结构,减少整个系统的能消耗。

    2.功率因数的合理改善

    2.1选用合适的异步电动机,控制无功功率的最小值。油田异步电动机消耗的无功功率计算式为:

    式中为电动机空载运行时消耗的无功功率,PN 和QN分别为额定负载运行时的有功与无功功率,P是电动机实际负载。从中我们可以看出,当有功负荷P减少时,负载系数β降低,无功负载的大部分是不变的, 只有小部分按β2减少,这和有功需要量减少不成比例,功率因数变坏。因此应尽量选择容量接近其所带负载的电动机。利用一定的方法检测出负荷不足的大容量电 动机,用小容量电动机来代替。

    2.2无功补偿装置的使用

    当依靠上述2.1方法对功率因数的改变不能满足经济运行的要求时,要使用无功补偿装置,在油田电网中,补偿装置选用的电容器一般为静电电容器,补偿方式有 多种,效果最好的可以使用个别补偿和集中补偿相结合的方法。可以根据电容器的负荷变化进行若干的分组,依组授入或切除,这样方便在运行过程中随时调节电容 器的容量。为了达到提高功率因数的效果,设置无功补偿装置电容器的容量

    计算方式是:

    式中QC为补偿装置中电容器的容量,P为有功负荷,φ1和φ2分别为功率因数改变前后的相位角。但在油田的实际工作中,无功补偿装置设置还要根据油井和变压器的具体使用情况而定。

    3.平衡高峰和低谷用电,平均负荷

    电网电能不能够存储,随着电网运行时间的变化,用电负荷也在变化,这就使得在用电高峰和低谷时期,其电力出现紧缺和浪费的现象。电网运行中线路运损耗与用 电高峰低谷差和时间有关系。研究表明,线路运行时,其负荷不均衡时的损耗要均衡条件下的损耗,电能损耗和负荷的大小呈正相关。我们可以假设,从系统运行来 看,如果抽油机的运行是如下状况:(1)三相功率平衡;(2)电流波动正常,无功功率的吸收恒定;(3)起动电流或冲击涌流较小;④功率因数恒定不变为 1。在这些状况下,抽油机能够达到很好的节能效果,在这种设想下,人们创造了负荷质量调节器,此设备通过无功和负序补偿相结合、源滤波、短时有功支持等方 式调节抽油机的负荷达到上述理想条件,从而改善抽油机的性能,达到节能的效果。

    4.调整电压,采用动态电压支撑技术

    系统电压对所有的用电设备运行有很大的影响,用电设备的正常运行是在额定电压条件下,当系统电压相对于额定电压来说较大时,就会因为电压或电流过大,而损 坏用电设备的正常性能,甚至对设备造成损坏。尤其是对于电动机来说,如果运行电压过大,就会影响电磁转矩,降低了设备的效率,降低使用寿命,增加电能耗 损,甚至会因为电压和频率的稳定性、绝缘性、谐振情况等变化,无端地增加了电网能源的损耗,造成生产的浪费。

    所以,针对电网的异常电压波动要有相应的调整方法,相应的措施主要有两种:一种是调节发电动机、变压器等的输出电压;另一种措施是改变无功功率分布、线路 参数等。第一种措施只能在电力系统无功电源充足的条件下使用,当无功电源不充足时,为了减少发电机的无功功率负荷,往往要降低整个电网的电压,即使采用调 节变压器分接头等方法部分提高系统某部位的电压水平,反而是增加了无功功率的消耗,如果不得不再次降压,就会导致整个系统运行性能的不足,严重时甚至导致 整个系统的崩溃。所以当无功电源不充足,必须要在合适的地方设置无功补偿装置。一般说来,无功补偿装置可以有效减少线路输出的无功功率,降低整个电路系统 的电能消耗。

    5.变频调速技术及其改造

    变频调速技术对于有大范围调速要求的电动机来说具有重要的作用,在油田生产的合适环节中,对电动机采用变频技术,能够提高电动机的运行效率,减少空载运行 损耗。对已经使用具有变频技术电动机的油区来说,可以对变频技术进行进一步的改造,以提高其节能效果。比如可以在变频器的输出一侧加装无源滤波器,这个滤 波器的作用是有效地过滤掉变频器输出的高次谐波,使得给电动机供电的电压是理想的正弦波,这种方式可以减少谐波制动和脉动过程,大量的降低谐波输出时需要 的附加损耗,能够提高电动机的使用性能,提高其运行使用率,降低电动机电能损耗。

    三、结束语

    设计油田电气节能方案,要积极的借鉴国内外相关的技术和经验,在结合油田本身情况的前提下,采取一系列有效地技术手段,真正解决油田在电气能源利用方面面 临的难题,减少电能在油田生产各个过程中的损耗,提高电能的利用效率,从而做到节能环保生产,提高油田的经济效益。

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