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1、,常规抽油机节能改造QC范例,新疆油田经过50余年的发展，已进入机械采油阶段98%以上的油井使用抽油机采油，其中有40%以上的抽油机属于常规游梁式抽油机。由于常规机平衡效果差、能耗高，已不能适应油田发展的要求。因此对这些常规抽油机进行节能改造是目前迫切需要解决的问题，本课题就是对常规十型抽油机进行效率分析，提出合理的改进方案，使之既保持常规抽油机的优点又能体现出节能降耗的特点，最大限度的降低采油成本。,常规十型抽油机节能改造,前 言,小 组 概 况,1.新疆油田目前广泛使用节能抽油机采油，但仍 有40%以上常规游梁式抽油机在役使用，其中常规十型抽油机占80%以上。2.根据新疆油田准东采油厂统计
2、，2007年度常规十型抽油机日均耗电281 kWh，比十型节能抽油机高33%。,常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段,P1-1 选 题 理 由,常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段,3.更换节能抽油机费用相对较高，而改造一台抽油机的费用约为更换新机的30%，且改造周期短，能及时满足油田生产的需要。4.本公司生产的节能型抽油机从三型到十六型共七大系列二十种机型，抽油机研发技术处于国内领先水平。为此选择“常规十型抽油机节能改造”作为小组的QC活动课题。,通过对准东采油厂40台在用常规十型抽油机进行现状调查，其单机日均耗电281kWh，QC小组对调查数据进行认真分析、计算，得出其日耗电量高的原因主要
3、有以下几点：1.电流大 2.功率因数低 3.地面效率低 4.冲程损失大 5.冲次高,P1-2 现 状 调 查,常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段,常规十型抽油机日耗电高原因统计表,常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段,由排列图看出，电流大占85.0%，只要解决了电流大的问题，就能大幅度降低抽油机耗电量。,常规十型抽油机日耗电高原因排列图,常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段,电流大 功率因数低 冲次高 地面效率低 冲程损失大,2008年2月，对本公司生产的双驴头十型抽油机进行了效率测试，其单机日均耗电比常规十型抽油机低34%。从设计原理上分析，若不优化常规十型抽油机的四杆机构，对节能效果有1
4、5%的影响。节能改造效果计算如下：【34%（1-15%）】85%=24.56%,常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段,节能改造效果分析,常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段,P1-3 确 定 目 标,P1-4 常规抽油机电流大的原因分析,小组根据现状调查的结果，召开了2次现场讨论会，成员用头脑风暴法对常规抽油机电流大的原因进行了分析，并绘制出了关联图，确定了七个末端因素。,常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段,常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段,抽油机电流大原因关联图,1、井况复杂 抽油机井工况由杆柱组合、泵深、沉没度、泵径、充满系数、原油粘度及地层供液能力等多种因素有关，具有不确定性。结论
5、：非要因2、电动机性能差 常规十型抽油机使用功率为22KW的普通电动机，其启动扭矩大、能耗高；近年来，随着电动机节能技术的发展，节能抽油机普遍采用高转差电动机，节能效果显著。结论：要因,P1-5 要 因 确 认,常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段,3.曲柄平衡 单纯曲柄平衡的抽油机运转扭大，扭矩曲线剧烈波动，扭矩峰值高，平衡效果差，决定了抽油机能耗高。结论：要因,常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段,十型抽油机改造前扭矩曲线图 Tn减速器净扭矩曲线 Tw载荷扭矩曲线 Ty平衡扭矩曲线,4、四杆机构不合理 常规十型抽油机四杆机构传动效率较节能型抽油机低10%左右，动态平衡效果一般，但考虑改造经
6、济性，不改变四杆机构尺寸。结论：非要因5、减速器大 常规十型抽油机减速器额定扭矩为53kNM，目前节能十型抽油机减速器额定扭矩为48kNM，但考虑改造经济性，不更换减速器。结论：非要因,常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段,6、电控制差 常规十型抽油机配备的普通电控箱不具备动态调参等自动控制功能，已不能适合油井工况。目前抽油机使用的控制系统普遍采用变频技术，可自动调整抽油机的最佳运行工况，节能效果十分显著。结论：要因7、责任心不强现场 抽查30台抽油机平衡度平均为82.7%，说明人工调平衡的工作做得比较好，员工责任心较强。结论：非要因,常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段,P1-6 制 定 对
7、 策,常规十型抽油机节能改造 P1计划阶段,D1 实施阶段,常规十型抽油机节能改造 D1实施阶段,D1-1 用游梁平衡代替曲柄平衡:1)设计了三种游梁平衡改造方案,常规十型抽油机,2)方 案 比 较,3)方 案 选 择 通过以上三种方案的比较，可以看出第三种方案节能效果最好，但改造难度大，改造费用高。小组成员经过认真论证，从安全性、经济性、实用性等方面综合考虑，确定使用,常规十型抽油机节能改造 D1实施阶段,第二种方案,4)方案实施 首先按照方案二在原游梁结构上设计下偏吊臂用吊臂载荷对抽油机的工作载荷进行随动平衡，经测试改造的30台抽油机，整机平衡度从82.7%提高到88.6%。,常规十型抽油
8、机节能改造 D1实施阶段,由于抽油机尾部增加了运动吊臂，存在一定的安全隐患，因此增加两项安全改造,常规十型抽油机节能改造 D1实施阶段,经计算电动机功率需15kW，因启动扭矩大选用22/15kW高转差双功率电动机；启动使用高功率，运转使用低功率。经检测电动机运行平稳，电流峰值平均下降43%。,D1-2更换高转差双功率电动机,常规十型抽油机节能改造 D1实施阶段,针对油井工况，配置了智能电控系统，可实现电动机软启动、功率转换、自动调速等功能，大幅度降低了抽油机电能消耗,经检测单机日耗电下降到230kWh。,D1-3 配置新型电控系统,常规十型抽油机节能改造 D1实施阶段,C1 检 查 阶 段C1
9、-1 取得成效 按计划改造了30台抽油机，电机功率由原来的22kW降为15kW，电控系统具备功率转换、自动启抽、间抽等自动控制功能。经检测：整机平衡度平均提高到88.6，电流峰值普遍下降40以上。,常规十型抽油机节能改造 C1检查阶段,改造前扭矩曲线图,改造后扭矩曲线图,Tn减速器净扭矩曲线 Tw载荷扭矩曲线 Ty平衡扭矩曲线,常规十型抽油机节能改造 C1检查阶段,改造前后抽油机扭矩曲线对比图,C1-2 存在的问题,A1 处理阶段 针对发现的问题开始二次循环,常规十型抽油机节能改造 A1处理阶段,P2-1 分析平衡度低的原因,常规十型抽油机节能改造 P2计划阶段,1、吊臂结构不合理 抽油机改造
10、用吊臂总重4.8吨,活动配重800kg，可调整范围过小，造成了部分抽油机过平衡。结论：要因2、曲柄过重 原抽油机曲柄每块重1200Kg，曲柄质量过重，导致减速器输出轴扭矩、电动机的时耗功率过大。结论：要因,常规十型抽油机节能改造 P2计划阶段,要 因 确 认,3、油井载荷跨度大 经测试改造过的30口井，悬点载荷范围为36KN-62KN，载荷范围在抽油机的许用工况内。结论：非要因4、员工责任心 在改造过的抽油机现场测试过程中，抽油机的配重调整都在合理的范围内，说明员工对平衡调整都有较强的责任心。结论：非要因,常规十型抽油机节能改造 P2计划阶段,P2-2 制定对策,常规十型抽油机节能改造 P2计
11、划阶段,常规十型抽油机节能改造 D2实施阶段,常规十型抽油机节能改造 D2实施阶段,从对比图可以看出，更换曲柄后，减速器扭矩曲线更加平稳，2009年9月检测30台抽油机，平衡度平均提高到93%以上。,常规十型抽油机节能改造 D2实施阶段,更换曲柄前扭矩曲线图,更换曲柄后扭矩曲线图,常规十型抽油机节能改造 C2检查阶段,改造后的抽油机,改进吊臂后,改进曲柄后,改造前的抽油机,小组活动前后抽油机日耗电统计表,常规十型抽油机节能改造 C2检查阶段,常规十型抽油机节能改造 C2检查阶段,小组活动目标实现了,常规十型抽油机节能改造 C2检查阶段,经 济 效 益1）、按单台常规十型抽油机日均耗电按281k
12、Wh 计算 单台年节约电量（281-220）365=22265 kWh 单台年节约电费222650.80=17812元；2）、单台常规十型抽油机节能改造费用60000元；3）、投资回收期 60000/17812=3.4年。前期改造的320台抽油机截止2010年1月31日，平均运行时间为95天，累计节约电费：320（17812/365）95=148万元,常规十型抽油机节能改造 C2检查阶段,巩 固 措 施 通过此次QC活动，将常规十型抽油机的改造资料按照生产厂家、生产年代、结构尺寸等参数形成了抽油机改造的模块化数据库，为今后的抽油机改造奠定了坚实的基础。1.将抽油机改造零部件图纸编入设计文件存档
13、，档案编号：CYJGZ-2009-002.将抽油机改造零部件加工工艺编入设计文件存档，档案编号：GY-CYJGZ-2009-003.将改造抽油机使用说明书编入设计文件存档，档案编号：CYJGZ-SYSMS-2009-00,常规十型抽油机节能改造 A2处理阶段,今 后 打 算,经过两年多的攻关研究,成功改造了320台常规十型抽油机。改造后的抽油机动态平衡率高，节能效果明显，在一定程度上降低了单机能耗；改造方案技术先进，发展前景广阔；所产生的经济效益可观，投资回报率高，值得大面积推广。目前新疆油田上还有大量在用的常规抽油机，我们将进一步优化设计，加快科技攻关，改造油田在用的其它型号常规抽油机。为新疆油田节能降耗、挖潜增效多作贡献。,常规十型抽油机节能改造 A2处理阶段,欢迎专家评委指导,
