抽油机电动机空载运转自动断电装置的研制与应用

张海鹏（大庆油田有限责任公司第三采油厂）

随着油田进入高含水开发后期，生产经营成本逐年增加，油田节能降耗管理的精细化也在不断加强，在抽油机皮带断裂后电动机空载运转造成的能耗浪费这一方面，具有较大的节能降耗挖潜空间[1]。通过对近几年来抽油机皮带消耗情况进行统计，第三采油厂第四作业区平均每年更换抽油机皮带约3 250余条，每年因电动机空载运转浪费的电量约10.6×104kWh。为解决电动机空载运转带来的能源浪费这一难题，亟待从技术上加以解决[2]。

1 设计思路及技术原理

为实现抽油机电动机空载运转时自动断电功能，应解决电动机空载运转信号的监测与传输，传输信号的判断与断电这两个技术问题，电动机空载运转自动断电装置研制成功后，能实现在抽油机皮带断裂后电动机自动断电功能，达到对皮带断裂后不间断监测，按照设定的时间定时断电，从而解决电动机空载运转造成的电能损耗问题。

1.1 技术原理

电动机空载运转自动断电装置主要由信号监测器与电控线路两部分组成，其中电控线路部分主要由SB1停止按钮、SB2启动按钮、KM1主交流接触器、KM2中间继电器、KT1断电延时继电器、KT2通电延时继电器以及SQ电容式接近开关七个电器部件组成，电动机断电线路原理结构见图1。

图1 电动机断电线路原理结构Fig.1 Schematic structure diagram of the motor power-off line

为实现电动机自动断电这一功能，将信号检测器安装在变速箱距输出轴约10～15 cm，皮带断后变速箱输出轴失去动力停止旋转，信号检测器检测不到信号后，断电延时继电器KT1开启断电延时，通电延时继电器KT2接通，当延时超过设定值时可判定输出轴停止运转时，通电延时继电器长开触点闭合接通中间继电器KM2，中间继电器常闭点转换成常开，切断电动机运行控制线后，电动机不再运行[3]。此时，断电延时继电器、通电延时继电器、中间继电器恢复原始状态等待下次重新启机。当抽油机达到启抽条件时，按下启动按钮SB2键，交流接触器KM1自锁吸合，电动机正常运行。

电动机空载运转自动断电装置主要技术指标是连接380 V电压，断电延时与通电延时时间要设定合理，一般情况下KT2定时30～60 s，通电延时KT2定时60 s即可满足要求，并且断电延时与通电延时可根据抽油机的冲次动态调整。

1.2 技术关键

该装置应用的所有电气元件符合企业标准规范要求，检测器精度要达到技术指标的要求，延时开关设定的时间要合理，安装位置及布线合理，不影响抽油机以及电动机正常工作[4]。

安装该装置后，在抽油机启抽前要检查各部件能够正常工作，使用的电线符合标准要求，信号检测器安装要固定牢固，继电器与配电箱控制开关连线布局合理，断电延时与通电延时开关时间设定合理后方可启抽[5]。

2 现场应用

2.1 试验效果

电动机空载运转自动断电装置从研制到现场试验成功后，目前已在第四作业区优选5口皮带频繁断脱抽油机进行应用（表1），抽油机皮带每断裂1次，电动机空载运行时间按3 h计算，5口抽油机月度可节电约5 400 kWh，节省电费约4 320元，扣除投入费用，具有明显的经济效益[6-7]。

表1 电动机自动断电装置现场试验及应用效果统计Tab.1 Motor automatic power off device field test and application effect statistics

2.2 经济效益

根据所用的电器元件费用测算，制作一套电动机空载运转自动断电装置的全部费用为296元，电动机空载运转自动断电装置投入费用见表2。

表2 电动机空载运转自动断电装置投入费用统计Tab.2 Motor no-load operation automatic power off device input cost statistics

第三采油厂第四作业区目前共有抽油机井512台，所有抽油机如果全部安装该装置，电动机空载运转自动断电装置经济效益评价见表3，初期投入费用为15.16万元，该装置应用寿命按5年计算，从表3统计的数据可以看出，从投入第2年开始即可盈利，5年节电盈利总额27.24万元，间接烧损电动机5台，总经济效益约36.4万元，该装置具有推广应用价值[8-11]。

表3 电动机空载运转自动断电装置经济效益评价Tab.3 Evaluation of the economic benefits of the automatic power-off device for the operation of the motor without load

3 结论及认识

油田节能降耗管理精细化在不断加强，在抽油机皮带断裂后电动机空载运转造成的能耗浪费这一方面，电动机空载运转自动断电装置投入费用低，应用年限长，安装应用方便，应用后具有较好的节能降耗效果并减轻了工人劳动强度，具有较大的节能降耗挖潜空间。为实现节能降耗最大化，建议对每月皮带断脱2条以上的抽油机井加大应用力度。为保证该装置应用安全，建议对该装置定期进行检查，对老化电器元件及时进行更换。该装置的研制与应用，解决了当前油田电动机空载运转这一管理难题，为抽油机节能降耗提供技术支撑。