抽油机电动机断续供电节能技术断电时刻判定方法

游梁式抽油机电动机在一个运行周期内会存在重载、轻载、电动及发电工况交替出现的现象,针对此类型负荷,采用"断续供电"控制技术能够获得明显的节能效果,但受传动环节振动、井下液面等影响,电机负荷始终处于无规则波动状态,导致难以准确判定断电时刻。为了解决这一问题,提出一种基于模糊控制的断电时刻判定方法及相应控制策略。对负荷曲线变化特点、电动及发电工况持续时间等参数进行辨识;根据辨识结果选择最优"断续供电"控制方案,设计了以断电后转速变化值为输入变量、功率累加值为输出变量的模糊控制器,实现断电时刻准确判定。该控制器还可以实现动态负荷自动跟踪。基于所提策略研制了节能控制器并投入油田现场应用,获得了良好的节能效果。     

势能负载条件下感应电机变频–调压分段节能控制策略研究

目前投入油田应用的节能设备大多基于单一节能技术,且通用性较差。该文结合抽油机负载特点及四连杆运动规律,提出一种基于变频器的变频?调压分段协调运行的通用节能新技术。该技术通过在不同曲柄运行位置区间选择性地改变感应电机供电模式,使其运行状态发生改变,主要特征:1)采用变频手段控制悬点加速度大小,间接削弱悬点载荷中的惯性力矩成分,从而减小上冲程阶段电机消耗的电功率;2)实时监测电机实际负荷状况,采取跟踪调压技术确保电机运行效率最优。以一台Y2-280S、37k W感应电机及其驱动的CYJ10型游梁式抽油机为算例,对多种复杂工况下的节电效果进行综合仿真对比。结果表明:该方法能够有效改善上冲程前半周期平衡块对负载的平衡作用,降低了最大载荷值;不同动液面、平衡配重下系统节电率大于12%,具有较强通用性;从而为油田节能开辟了新思路,具有重要理论意义和实用价值。     

周期性势能负载下电机变频-调压综合节能控制策略

在分析抽油机系统效率构成以及调压节能与变频调速节能控制机理的基础上,提出一种调压与变频调速相结合的综合节能控制策略,并建立了适用于复杂工况的电机暂态能耗分析模型.该控制策略的突出优势在于保证抽油机系统井下运行效率的前提下,能够实现抽油机电机运行效率最优,提高抽油机系统整体效率.以一台37 kW异步电机为例,利用电机暂态...     

周期性变工况条件下异步电机节能机理和节能途径

对于周期性变工况运行的异步电机,调速难以保证负荷的周期性,使调压节能成为优选方案,又考虑到效率的概念不适合于发电工况的能耗分析,因此以总损耗最小为目标研究调压节能的机理,并对比分析多种节能途径。按照不变损耗和可变损耗新的划分方式得到相应的损耗计算方法;据此,根据给定的转矩曲线,能方便地得到总损耗最小所对应的最优电压曲线,进而提出由现场在线可测输入量求得各种工况下最优电压的方法。对包括断续供电节能在内的几种动态节能途径进行了综合讨论和对比,通过对典型周期性变工况的抽油机电动机的仿真和实测,分析了几种节能途径的效果和适用性。     

面向用户的有杆采油系统实用仿真模型及应用

目前有杆采油系统模型主要侧重于机械环节抽油杆行为预测及抽油机结构优化,无法对抽油机电机电气能耗状况及节能潜力进行准确分析。针对这一问题,以一台Y2—280S—8、37k W异步电机驱动的CYJ10型游梁式抽油机为例,建立了计及电机磁路饱和与抽油杆波动的有杆采油系统实用仿真模型;并利用上述模型对抽油机不同运行条件下系统能耗状况进行了对比分析。进一步针对当前油田普遍存在的供电线路长、动液面大小不一等特点,在不过多追加投资及更换设备前提下,对系统节能潜力进行了分析。结果表明:通过改变配电变压器分接开关位置,系统可节电2.5%;按照行标SYT5264将抽油机平衡度调至95%左右,系统仍有一定节电空间;若辅以传统星角转换及无功补偿等节能技术,系统综合节电率可达16.8%。通过与常规井实测数据对比,验证了所建模型的有效性与正确性。     

用于模拟游梁式抽油机电动机动态负荷的测试系统设计及应用

抽油机电动机(beam pumping motor,BPM)负荷具有周期性动态变化特点,对于此类工况下的电动机能效检测通常采用标准井测试方法,该方法存在负载单一、通用性差等局限性,难以灵活地模拟油田复杂的负荷特性。为解决这一问题,以国内外油田广泛应用的游梁式抽油机为例,建立了抽油机系统(beam pumping system,BPS)数学模型并分析了模型参数对仿真误差的影响;在此基础上,提出一种通过调整平衡配重及井下摩擦力参数值大小来补偿模型误差的技术手段,并通过遗传算法(genetic algorithms,GA)对上述参数进行优化求解;进一步基于该模型开发出一套室内BPM模拟加载测试系统,该系统采用由四象限变频器与伺服电机组成的能量回馈式单元作负载,仅通过改变上位机BPS模型参数便可实现不同动态负荷的精确模拟。与现场测试结果对比表明,该系统可模拟抽油机空载、轻载及重载工况下的动态负荷特性,误差低于2%,系统节电率达87%。文中研究成果可为油田电机选型及能效动态评估提供重要技术支持。     

基于用户侧能效诊断系统的研究

为对电力客户的能耗情况进行有效评估,采用先进的节能分析技术,指导用户侧节能降耗。运用系统工程的分析方法,建立了用户侧综合能效诊断系统,实现供电、配电、电机、水泵、余热余压、空调、照明6类设备的能效诊断和分析。结果表明,该系统对用户能效诊断快捷,诊断结果可靠,具有较强的实用性。     

采用整流技术的变频供电感应电机转子断条故障诊断方法

电机定子电流信号易受变频器电力电子开关器件和电磁干扰的影响,现有解调技术又存在计算量大的问题,为此,该文提出一种变频器供电侧电流与整流技术相结合的感应电机转子断条故障诊断方法。所提方法依据开关函数和调制理论,首先建立了变频器供电侧电流解析表达式。其次利用整流技术对变频器供电侧电流进行处理,将特征频率从传统的边带频率转化为转子断条故障特征频率,有效地抑制了电源基频频谱泄漏的影响,从而实现电机在轻载或空载运行工况下的转子断条故障诊断。最后采集变频供电感应电机不同负载运行工况下供电侧电流数据进行验证。实验数据分析表明,所提方法能够提取从空载到重载不同运行工况下的转子断条故障特征分量,有较高的稳定性,而且所需计算量少,容易实现。     

电池组直接供电对电动汽车驱动性能的影响

为了给电动汽车驱动系统的参数匹配和电机控制器的技术改进提供理论依据,通过分析动力电池组直接供电的电机驱动系统特性,研究其对电动汽车整车性能的影响。依据动力电池的简化等效模型,从负载角度分析讨论了电池的放电特性;并以由奥拓车改装成的纯电动汽车运行工况为例,研究得到48 V电池组放电特性的仿真与实测结果。结合异步电机机械特性和驱动系统特性实例分析,深入讨论了电池组直接供电的驱动系统对整车性能的影响。研究结果表明,由于电动汽车运行工况复杂多变,电池组直接供电存在控制器电压波动频繁、系统大功率需求时电压跌落与供电能力不足等问题,致使电机驱动系统的最大转矩输出与效率的恶化,以及整车最高车速、爬坡及加速能力的降低。     

基于直线感应电机负载的移动式无接触供电特性分析

采用移动式无接触方式为感应电机驱动等运动类设备的供电具有灵活、安全、环境友好等优点,文章提出了一种为直线感应电机驱动系统(LIMD)供电的移动式感应耦合供电(MICPT)系统,研究了LIMD作为MICPT系统负载的简化模型,以及MICPT在原边绕组恒流控制下不同互感和电机不同工况下的输出电压特性,提出将LIMD等效为一个可变电阻作为MICPT系统的负载进行供电特性分析的方法。基于MICPT供电的直线感应电机驱动系统实验装置实现了感应电机驱动实验车辆装置在移动式无接触供电下的往复运行控制,分析、仿真和实验验证了提出的供电方案及等效模型的正确性。     

配电终端无功补偿技术的研究与应用

为了提高中原油田油区配电系统的功率因数,根据油区用电负荷的分类,分析了抽油机负荷的特点、抽油机电机运行的特性及中原油田油区低压配电系统无功补偿的现状、存在的主要问题,提出了切实可行的技术解决措施。通过措施的实施,达到了节能降耗之目的。     

高耗能企业电机系统整体调压节能方法的研究

以大容量异步电动机为主要负载的高耗能企业往往还包含着庞杂的配电网络,通过调节配电变压器的分接头集中改变电机的端电压可以使这样的电机系统总体损耗降低。首先为电机系统整体调压提出了以综合输入功率为目标函数且带有约束条件的数学模型,结合某水泥厂破石车间的实例,求解了输入功率最小时各电机的最优电压,计算得到整体调压的节电率达6%,节能效果十分可观;然后重点分析了整体调压后各电机的运行情况,证实了方法的可行性;进一步研究了整体轻载但负载率不均衡的情况下,整体调压对单台重载电机的影响。     

考虑CVR的主动配电网优化运行方法

随着碳中和目标的明确,通过技术手段降低社会用能成本对能源低碳转型有着重要意义。基于此提出一种主动配电网降压节能（conservation voltage reduction, CVR）运行方法。采用负荷指数模型,通过有载调压变压器（on-load tap changer,OLTC）调节实现降压节能运行,配以网络重构、分布式电源（distributed generations,DGs）调节等主动管理策略保证降压节能运行的同时满足供电电能质量要求,实现一段时间内配电系统总能耗最小。通过IEEE 33节点配电网算例分析,验证了所提方法的有效性和合理性。     

开关磁阻电机在游梁抽油机的应用与分析

分析了游梁抽油机的负载特性,介绍了开关磁阻电机(SRM)的工作原理及其应用于抽油机电机的特点和优势,并分析探讨了SRM的控制结构及应用于抽油机系统的控制策略。基于模拟抽油机负荷特性建立的SRM试验平台进行了测试,结果表明SRM应用于抽油机有很高的运行效率和节能效果。SRM本身具有结构简单、可靠性高、控制灵活、调速性能好、运行效率高、温升低等优点,将其应用于抽油机系统有其独特的先天优势,能提高整个抽油机系统的运行效率和实现较好的节能效果。应用于新疆油田采油厂现场的测试结果进一步验证了该结论。     

Precise Determination of Power-Off Time of Intermittent Supply Technology Based on Fuzzy Control for Energy Saving of Beam Pumping Motor Systems

Beam pumping motors undergo heavy and light loads as well as motor and generator modes during a running cycle. The intermittent supply control technology can achieve significant energy saving in such a motor system. However, due to the vibration of the mechanical transmission link and the dynamic liquid level in oil wells, it is difficult to determine the power-off time precisely. This paper proposes a power-off time determination method based on fuzzy control strategy. The method first determines the operation parameters, such as the load changing rates and the durations of motor and generator modes. Then the optimal scheme of intermittent supply control is selected according to the identified parameters. Finally, the fuzzy controller is established with the speed variation after the power-off set as the input, and the cumulative power value set as the output. The power-off time is corrected by comparing the output variable with the cumulative power value obtained by real-time identification. In addition, the controller can automatically track the dynamic load by correcting the identification results of input power curve. The energy saving device is developed and applied to oilfields. The tests show that the energy saving ratio reaches 15% without reducing oil yields.     

基于电机群分类聚合的配电台区功率调节特性及主动调压方法研究

随着新能源渗透率的不断提高,配电网主动调压成为维持系统稳定的重要手段。为研究当今负荷多样化配电台区的主动调压方法,首先研究了电机负载类型、负载率存在差异时的电压-功率调节特性,揭示了电机功率受带载情况影响的原因。提出了一种基于负载类型与负载率的台区电机分类方法,并建立了台区电机群分类聚合模型,能够有效降低模型复杂度。其次采用分类聚合模型研究了配电台区整体电压-功率调节特性,计及了静态、动态和电力电子等不同负荷类型及占比的多因素影响,并以实际农、商两典型行业为特例进行仿真分析。最后提出了配电台区主动调压方法。针对系统无功充足或无功不足两种情形以及台区主要负荷类型,调节电压使消耗有功或无功达到最小,实现系统经济运行。     

节能变压器结构和特点

电网损耗占供电容量7.7%,而变压器损耗占其中大部分,因此采用节能变压器是节能工作的重大措施。降低变压器损耗可从降低铜损、铁损、杂损,消除"大马拉小车",提高运行性能着手,采取改进材质、改造部件结构、使工作原理与工作特性相适应等措施。介绍了超导、非晶、卷铁心、R型卷铁心、立体铁心、单相柱上、调容量、有载调压、中阻抗除尘、低压节电器、铜铁损耗比适配、采用细磁畴高导磁硅钢片、低阻低损导线等13种节能变压器的原理、结构、特点并加以对比。如措施组合,节能会更多。指出S7、S9、S11系列变压器的损耗比较适宜单班制生产,对连续负载和农村负载并不节能。     

供电电压不平衡时系统中周期性负荷能耗和温升的试验研究

为了研究供电电压不平衡对系统中周期性负荷能耗及温升的影响,设计了相应试验研究方案．将带不同类型负载的异步电机相互组合实现模拟系统中的周期性负荷,并系统研究了供电电压不平衡情况对此类负荷能耗及温升的影响。研究结果表明：供电电压不平衡引起电机最大输出功率降低的同时还会导致能耗增加．在电压不平衡度为2％和4％时,电机带载能力分别降低17％和29％;当带80％额定负荷时,2种不平衡度下的能耗分别增加1．6％和3。5％;此外,通过对电压不平衡对电机温升影响的研究,发现当不平衡度为4％、电机带额定负荷运行时,其温升比正常运行时高约100℃,这将导致电机使用寿命降低约50％。     

油田抽油机永磁电动机反电势点问题探讨

永磁电动机在胜利油田桩西采油厂的应用情况表明,永磁电动机在抽油机上应用具有启动转矩大、效率高、功率因数高、节电效果好等优点,但在应用过程中也发现部分永磁电动机功率因数偏低,能耗比正常水平偏高等问题。分析了负载率、电压变化对永磁同步电动机功率因数的影响,通过试验得出了抽油机永磁电动机工作的最佳电压值(临界反电势点),最后分析了目前在抽油机上调整永磁同步电动机反电势点存在的难点问题并提出了解决办法。     

一类非经济运行设备的软启动及节能控制研究

从理论上研究了异步电动机轻载相控调压节能的原理,给出了轻载时影响用电效率的三个关键因素：电压、转差和功率因数,提出了节电的条件。从节能运行的角度出发,在理论上建立了按目标用电效率ηi、目标功率因数以及负载率确定最佳调整电压Ulj的公式。并以此给出了按目标效率自动寻优调压控制的实现方法。