Нефтепромысловая насосная установка Решение

1. Обзор

Банк-насосная установка, широко известная как «кивающий осел», является основным оборудованием в нефтеперекачивающей промышленности, количество которых достигает более 100 тысяч единиц. Общая установленная мощность двигателя составляет 35 миллионов кВт, а годовое энергопотребление превышает десять миллиардов градусов. Потребляемая мощность насосной установки составляет около 40% от общего энергопотребления на месторождениях, поэтому КПД очень низкий. При среднем КПД работы 25% и низком коэффициенте мощности это приводит к большим потерям энергии. Таким образом, потенциал энергосбережения «кивающего осла» очень значителен, и нефтяная промышленность также становится ключевым моментом продвижения «энергосберегающей моторной системы». В этой статье рассказывается об использовании технологии частотного управления, которая позволяет адаптировать движение насосной установки к смене нефтяной скважины, повышая эффективность системы и достигая цели энергосбережения и увеличения производительности. 

2. Требования к процессу

1. Балочно-вальная насосная установка наиболее широко используется в Китае и состоит из трех частей:

(1) заземляющая часть: состоит из двигателя, редуктора и четырех шатунов;

(2) подземные части: масляный насос (всасывающий клапан, цилиндр насоса, плунжер и сливной клапан), который висит в нижнем конце втулки;

(3) колонна насосных штанг: средняя часть, соединяющая наземную насосную установку и подземный нефтяной насос.

2. Нагрузка двигателя изменяется в соответствии с циклом «кивающего осла»: при запуске нагрузка велика, и требуемый пусковой момент также велик. При нормальной работе уровень нагрузки очень низок и обычно составляет около 20 %, а при высоком — 30 %. На кривой нагрузки двигателя имеются 2 пиковых значения соответственно в мертвых точках хода вверх/вниз. При отсутствии баланса нагрузка на ход вверх/вниз крайне неравномерна. Во время хода вверх ему необходимо поднять колонну насосных штанг и столб жидкости, для чего требуется большая энергия двигателя. Во время хода вниз стержневая колонна воздействует на двигатель и переводит двигатель в режим выработки электроэнергии. Обычно с помощью балансировочного блока в кривошипе насосного агрегата дисбаланс нагрузки можно устранить при ходе вверх/вниз. Чем лучше настройка балансировочного блока, тем меньше время и энергия, вырабатываемая в состоянии выработки электроэнергии. Нагрузка насоса постоянно меняется, но невозможно, чтобы балансировочный груз изменялся точно так же, как и нагрузка насосного агрегата, поэтому для большинства насосных агрегатов вес находится в серьезном дисбалансе, что приводит к сильному току, в результате чего максимальное значение может быть в 5 раз больше рабочего тока и даже в 3 раза больше номинального тока. А при хорошей регулировке балансира ток удара можно было снизить в 1,5 раза от нормального рабочего тока.

Характеристика нагрузки: работа на постоянной скорости; Состояние генерации 2 раза в цикле для переменного крутящего момента и переменной мощности нагрузки из-за веса, большого пускового момента и большой инерции. 

Распространенная проблема на отечественных нефтяных месторождениях при использовании насосной установки: длительная работа, большая приводная мощность, низкий КПД, большое энергопотребление, неудобная регулировка хода и частоты хода, а также пустая перекачка.

3. Решения VEICHI Products  

Существует множество попыток частотного преобразования насосной установки, но все они оказались безуспешными. Основные проблемы следующие:

(1) В цикле насосного агрегата происходит 2 состояния генерации, и особенно когда вес несбалансирован, напряжение насоса высокое. Это не устраняет проблему полностью за счет увеличения электролитического конденсатора на стороне постоянного тока или уменьшения тормозного сопротивления, а напряжение накачки также меняется при замене масла.

(2) При запуске насосной установки требуется больший пусковой момент, и из-за неправильной настройки параметров легко привести к переливу или сбою при запуске.

(3) Редко учитывается изменение поверхности нефти и концентрации нефти в старой конструкции преобразования переменной частоты, что приводит к плохому влиянию на увеличение добычи.

4.VEICHI предлагает следующие решения проблем трансформации насосной установки:

(1) Примените технологию управления частотой в соответствии со скоростью и нагрузкой двигателя. При первичной добыче скважин, учитывая большой запас нефти, инвертор будет работать на частоте 65,00 Гц, а скорость двигателя увеличится на 30%. Коэффициент нефтеотдачи на 20% выше промышленной частоты, а эффективность работы увеличится в 1,2 раза. В средних и поздних скважинах емкость масла снижается, поэтому необходимо уменьшить скорость вращения и ходы. Обычно инвертор работает с частотой 35–40,00 Гц, а скорость двигателя снижается на 30%. Уровень экономии энергии составляет до 25 %, что повышает коэффициент мощности.

(2) Динамическая регулировка частоты хода насосного агрегата. При добыче нефти от более мелкого к более глубокому емкость масла снижается, в результате чего степень наполнения насоса будет недостаточной и КПД насоса снизится. Когда производительность нефтяной скважины меньше производительности насоса, произойдет пустая перекачка и гидравлический удар. Снижение частоты, уменьшение скорости двигателя и повышение степени наполненности позволят не только сэкономить энергию, но и увеличить добычу сырой нефти.

(3) Динамическая регулировка скорости хода насосного агрегата вверх/вниз. Соответствующим образом уменьшите скорость хода вниз, чтобы улучшить степень наполнения насоса, и увеличьте скорость хода вверх, что может уменьшить коэффициент утечки при подъеме и заставить насосную установку работать в лучшем состоянии, что эффективно улучшит выход сырой нефти. нефти в единицу времени.

(4) Большой пусковой момент, низкая рабочая нагрузка и большой ударный ток. Чтобы коренным образом решить проблемы, необходимо увеличить количество пар полюсов двигателя или увеличить передаточное число редуктора, а также увеличить выходной крутящий момент. Обычно инвертор работает с частотой 80 ~ 90,00 Гц, что также помогает снизить потребление энергии в режиме генерации электроэнергии и снизить напряжение накачки.

(5) Лечение регенеративной энергией. Увеличьте емкость конденсатора фильтра на стороне постоянного тока; уменьшить величину тормозного сопротивления; увеличить энергопотребление тормозной системы; или напрямую используйте тормоз с обратной связью, чтобы уменьшить потери энергии; при выработке электроэнергии частота увеличивается.

(6) Отсутствие пустой накачки, динамическая регулировка скорости хода вверх/вниз и частоты хода. Установите номинальное значение и в реальном времени определите выходную мощность двигателя для управления скоростью двигателя. Ускорьте, если оно больше стандартного значения, в противном случае замедлите, чтобы обеспечить управление с обратной связью.

5. Заключение

Применение инвертора AC80c-3-phase-single-phase-vfd.html target=_blank class=infotextkey>AC80C в нефтепромысловых насосных установках высоко оценено клиентами из-за превосходного энергосберегающего эффекта и эффективности производства. Конкретными преимуществами являются следующие три пункта:

1. Большой пусковой момент. AC80C может достигать большого крутящего момента при запуске на ходу насосного агрегата с превосходным пусковым эффектом;

2. Хорошая функция торможения. AC80C может решить проблему обратной связи по энергии при ходе насосной установки вниз благодаря своим хорошим тормозным характеристикам;

3. Отличный энергосберегающий эффект. AC80C может разумно регулировать скорость в различных условиях работы насосной установки, что значительно снижает потребление электроэнергии, необходимой для производства, и оптимизирует производственный процесс.