【摘要】本文主要介紹了臺(tái)達(dá)有源前端在抽油機(jī)上的應(yīng)用，AFE2000既可以提高工效，增加采油量，又可以節(jié)約電能，保護(hù)電機(jī)及設(shè)備。
【Abstract】This paper mainly introduces the application of delta AFE in pumping unit, AFE2000 not only improves oil recovery efficiency, increases the oil production, but also can save energy, protect the motor and equipment.
【關(guān)鍵字】綠色電能；功率因數(shù)；有源前端
【Keywords】Green electricity; power factor; AFE

1 項(xiàng)目背景
      油田是產(chǎn)能大戶，同時(shí)也是耗能大戶，消耗的主要能源是天然氣、煤、電，以及渣油等。針對(duì)能耗高的特點(diǎn)，某油田確立“產(chǎn)能不忘節(jié)能低碳”的發(fā)展理念，全面推行“立體化”節(jié)能方式，把節(jié)能減排納入企業(yè)總體發(fā)展戰(zhàn)略，綜合考慮產(chǎn)量、效益和節(jié)能的關(guān)系，編制并組織實(shí)施了《某油田“十一五”節(jié)能規(guī)劃》和《某油田2009年-2020年節(jié)能規(guī)劃》，讓節(jié)能減排深入人心。

抽油機(jī)為該油田主要的采油設(shè)備，數(shù)量多、耗電高，存在功率因數(shù)低、諧波含量高、能耗大的典型電能質(zhì)量問題。通過對(duì)抽油機(jī)電控技術(shù)研究分析，提升抽油機(jī)功率因數(shù)、降低諧波含量、高效回饋發(fā)電狀態(tài)時(shí)的電能，是實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)提升電力品質(zhì)、節(jié)能降耗的有力手段。電控節(jié)能主要從調(diào)壓節(jié)能、變頻節(jié)能、自適應(yīng)節(jié)能、合理間抽等領(lǐng)域發(fā)展。
2 項(xiàng)目方案
      臺(tái)達(dá)為該油田抽油機(jī)配置37kW的AFE2000有源前端，此油井采用6kV/0.4kV的50KVA變壓器供電，抽油機(jī)采用ZYCYT-280M-8/12高起動(dòng)力矩多速電動(dòng)機(jī)，電機(jī)功率為30/20kW，采油過程工作在30kW轉(zhuǎn)速模式。臺(tái)達(dá)AFE2000有源前端針對(duì)四象限運(yùn)行負(fù)載，具備提升負(fù)載功率因數(shù)、降低諧波干擾、回饋電能的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
3 項(xiàng)目配置
      項(xiàng)目配置如圖2所示。

4 項(xiàng)目效果
      調(diào)整上下行程速度， 提高產(chǎn)液量。
      采用AFE2000技術(shù)， 除了可以改變抽油機(jī)的沖程頻次之外， 還可以根據(jù)實(shí)際需要把轉(zhuǎn)速控制細(xì)化為上行程轉(zhuǎn)速控制和下行程轉(zhuǎn)速控制， 使抽油機(jī)工作在最佳運(yùn)行狀態(tài)。在下行程時(shí)， 適當(dāng)降低下行程的速度， 可以減小抽油桿的彎曲度， 從而減小偏磨程度， 提高原油在泵內(nèi)的充滿度；在上行程時(shí)， 適當(dāng)提高上行程的速度， 則可減少在提升中的漏失系數(shù)， 有效的提高單位時(shí)間內(nèi)原油產(chǎn)量。改造后平均產(chǎn)液量提高了10%左右。
      提高功率因數(shù)， 減少無功損耗。
      抽油機(jī)的負(fù)載是交變的， 工作周期中時(shí)大時(shí)小。而在選用電動(dòng)機(jī)時(shí)， 通常是根據(jù)工作周期中的最大載荷（例如啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩）來選配。電機(jī)的額定功率都是恒定的， 以不變的最大功率拖動(dòng)時(shí)刻變化的載荷， 勢(shì)必造成大馬拉小車之類的浪費(fèi)。這一現(xiàn)象會(huì)使電動(dòng)機(jī)的電能利用率很低， 功率因數(shù)下降很多， 相應(yīng)多占很多無功功率。抽油機(jī)采用AFE2000控制系統(tǒng)后，電動(dòng)機(jī)平均功率因數(shù)由工頻運(yùn)行狀態(tài)的（-0.3）0.7提高到（-1）1 ， 減少了無功損耗。從而大大減小了供電電流，減輕了電網(wǎng)和變壓器的負(fù)擔(dān)，降低了線損。

減小電網(wǎng)沖擊， 實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。
      當(dāng)電機(jī)在工頻狀態(tài)下啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流相當(dāng)于3～7倍額定電流，所以通常在電機(jī)帶載啟動(dòng)時(shí)，會(huì)對(duì)設(shè)備和供電電網(wǎng)造成很大的沖擊，導(dǎo)致對(duì)電網(wǎng)容量要求過高，且在啟動(dòng)瞬間產(chǎn)生大電流和震動(dòng)，對(duì)設(shè)備極為不利。使用AFE2000控制系統(tǒng)后實(shí)現(xiàn)了電機(jī)真正意義上的柔性啟動(dòng)，使啟動(dòng)電流大大降低，既減少了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，也避免了對(duì)電動(dòng)機(jī)、變速箱、抽油機(jī)等大機(jī)械的沖擊， 延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命。

解決倒發(fā)電產(chǎn)生的供電污染，高效回饋綠色電能。
      抽油機(jī)下行時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子超過電機(jī)同步轉(zhuǎn)速時(shí)（曲柄凈扭矩為負(fù)），交流電機(jī)變成交流發(fā)電機(jī)，引起主回路母線電壓的升高，稱為“泵升電壓”，過高的泵升電壓使變壓器不能正常工作。采用AFE2000后可以將原倒送的電能轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的正弦電源回饋系統(tǒng)，回饋電能節(jié)電率在30%-50%左右。
最大程度降低諧波危害，提升電力品質(zhì)。
      抽油機(jī)改裝AFE2000控制系統(tǒng)后，原變頻控制電源諧波電流含量從53.1%降至3%，典型諧波5、7、11、13、17次消除到幾乎可以忽略程度，綠化抽油機(jī)的配電系統(tǒng)，保證了供電質(zhì)量。

5 項(xiàng)目總結(jié)
      AFE2000控制技術(shù)在抽油機(jī)上應(yīng)用，對(duì)抽油生產(chǎn)設(shè)備來說是一個(gè)很大技術(shù)進(jìn)步， 它從根本上改變了抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)力特性，使抽油機(jī)、抽油桿、抽油泵達(dá)到動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)，有桿抽油系統(tǒng)和油井供液系統(tǒng)達(dá)到動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)。抽油機(jī)應(yīng)用AFE2000，既可以提高工效，增加采油量，又可以節(jié)約電能，保護(hù)電機(jī)及設(shè)備，其應(yīng)用前景是十分廣泛。在能源日益緊張的今天， 相信AFE2000控制系統(tǒng)在抽油機(jī)提升電力品質(zhì)節(jié)能降耗方面具有廣闊的應(yīng)用前景。