游梁式抽油机电动机优化控制策略及节能方法分析

作     者：Gaukhar Tergemessova 

作者单位：华北电力大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：崔学深

授予年度：2018年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：游梁式抽油机 节能 感应电动机 星角变换 

摘      要：石油的节能生产一直在能源效率环节具有战略性地位,在众多的抽油方式中,游梁式抽油机因其使用方便、机械性能好而成为一种最常用的抽油方式。由于哈萨克斯坦大部分油田都配备了梁式抽油泵,本文的研究目标是为配备游梁式抽油机的油田服务。由于电动机是游梁式抽油机的主要耗能元件。因此,解决这一问题并应用于改进游梁式抽油机感应电动机的性能具有重要的实用意义。由于石油是天然资源,有时提取量可能无法控制。这会导致感应电动机在井容量低的情况下过抽运操作,或者井容量高时造成很大的损耗。在这种情况下,电动机的智能运行对节能起着重要的作用。本文提出了游梁式抽油机电机的最优控制策略,以保证采用前景最好的节能方法。该方法采用星角变换,保证系统自动切换到最佳运行状态。本文所提出的星角自动转换方法的主要创新点是根据系统所经历的负载量进行星接和角接之间的切换。当负载较轻时,额定功率很高的电机会产生很大浪费。为了避免这种情况,星角自动转换方法将有助于确定系统操作的最佳切换时间和功率值。本文介绍了游梁式抽油机的基本结构和功率特性,研究了采油用异步电动机的功率损耗。此外,还研究了不同工况和不同电压下的变负载的影响。本文对最优功率值方程进行了理论推导,并对最优功率值进行了计算。理论结果是进一步分析的决定性参数。基于所提出的方程和功率关系,本文对MATLAB的仿真结果进行了分析。推导出的最佳功率值确定了电机切换操作的时间和参考值。除了分析之外,还对星角情况下的平均功率损耗进行了计算。理论和仿真结果表明了系统的预测性能。在不同的负载和不同的电压下,仿真显示了每种情况下的功率曲线。最优功率值作为开关状态之间的边界。仿真结果清楚地表明,当系统轻载时,最好采用星角转换方法,因为它可以使我们达到更好的节能效果,可以提高10%。由于当今科技发展迅速,我们一定要牢记,石油生产过程中,节能与石油本身一样重要。本文研究工作的结果为我们提供了一个明确的节能降耗的选择。所提出的星角自动转换方法将会成为更智能和更高效的生产和提取石油的方式,避免任何不必要的损耗。此外,由于游梁式抽油机系统在世界范围内被广泛应用,该方法可用于任何产油国。事实上,这项研究工作可以为今后研究采用星角转化法提取不同类型液体提供新的思路,而不局限于石油。