常规十型抽油机节能改造.

小组名称：节能降耗QC小组发表人：赵云峰新疆油田公司机械制造总公司新疆油田经过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成立时间：2008.01活动次数：12次活动时间：2008.01-2009.12课题类型：攻关型注册号：J08-01受TQC教育：人均80小时课题名称：常规十型抽油机节能改造节耗能降QC小组小组概况序号姓名年龄文化程度职称组内分工1张金力45大学高级工程师组长2王树行47大学高级工程师副组长3赵云峰32大学工程师技术负责4张建成38大学高级工程师技术负责5刘牧洲37大学高级工程师技术负责6李东平40大学高级工程师组织实施7范永军39大专工程师组织实施8郝卫国42大学工程师质量控制9李春民47大学高级工程师资料整理10王春玲46大专工程师资料整理小组成员简介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，2007年度常规十型抽油机日均耗电281kW·h，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。为此我们选择“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281kW·h，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序号项目频数累计频数频率累计频率1电流大343485%85%2功率因数低2365%90%3冲次高2385%95%4地面效低1392.5%97.5%5冲程损失大1402.5%100%制表人：李春民日期：2008.3.25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15%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计划阶段单机日均耗电225kW·h改造后的十型抽油机单机日均耗电281kW·h常规十型抽油机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电流大曲柄平衡调参难井况复杂四杆机构不合理电动机性能电控制差员工责任心不强减速器大平衡差载荷大扭矩大功率不可调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：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53kN·M，目前节能十型抽油机减速器额定扭矩为48kN·M，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制定对策序号要因对策目标措施地点时间负责人1曲柄平衡用游梁平衡代替曲柄平衡将平衡度从82.7%提高到90%以上设计游梁平衡方式、抽油机改造结构，确定最佳方案厂内、油田现场2008.06-------2009.09张建成刘牧洲李东平2普通电动机更换节能型高转差电动机将电流峰值降低40%以上计算抽油机扭矩、所需功率，按要求选择电动机厂内、油田现场2008.06-------2009.09张建成郝卫国赵云峰3电控制差更换新型自动控制系统具备功率转换、延时报警启抽等自动控制功能分析油井工况，确定控制功能，按要求配置控制系统厂内、油田现场2008.06-------2009.09张建成刘牧洲李东平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实施阶段方案三方案一方案二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)方案比较项目工作量安全性操作性成本节能效果方案一最小较高较好最低较好方案二较小高好较低好方案三最大较高较好最高最好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实施阶段将电控箱和刹车系统改在抽油侧面在抽油机后部增加安全围栏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230kW·h。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C1-1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序号出现的问题1在前期改造的30台抽油机中，平衡度从82.7%提高到88.6%，单机日耗电下降到230kW·h,没有达到预期的效果。2有2台抽油机出现过平衡现象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计划阶段方法人员环境设备平衡度低曲柄过重员工责任心吊臂结构不合理载荷跨度大1、吊臂结构不合理抽油机改造用吊臂总重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制定对策序号要因对策目标措施地点时间负责人1吊臂结构不合理重新设计吊臂消除抽油机过平衡现象降低吊臂的不可调重量，将可调配重块的数量从40块增加到80块厂内、油田现场2009.04-------2009.10张建成刘牧洲李东平2曲柄过重设计新曲柄将整机平衡度提高到92%以上制作新曲柄，将曲柄的重量由1200Kg降低到350Kg厂内、油田现场2009.04-------2009.10赵云峰张建成李东平常规十型抽油机节能改造P2计划阶段常规十型抽油机节能改造D2实施阶段D2实施阶段D2-1设计制作新吊臂新旧吊臂对比图D2-2设计制作新曲柄新旧曲柄对比图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检查阶段改造前后抽油机在油田使用对比效果调查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序号井号2008.04（改造前）2008.10（一次改造后）2009.09（二次改造后）日均耗电（KW·h）平衡度（%）日均耗电（KW·h）平衡度（%）日均耗电（KW·h）平衡度（%）1H147127881.523487.521895.52H132728383.422890.322094.43H130028682.322091.222592.54H927387.422889.021894.75H130230476.822292.721497.16H142029379.522090.423090.77H130426684.623885.422194.78H130526985.223286.520998.19H240426583.723982.121996.310H240229378.322789.721197.711H144028687.221391.421895.212H134628284.822987.221495.713H136827479.623783.221296.514H136627085.923284.322592.115H137828686.621292.423591.2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检查阶段序号井号2008.042008.102009.09日均耗电（KW·h）平衡度（%）日均耗电(KW·h）平衡度(%）日均耗电(KW·h）平衡度(%)16H147330272.524484.523990.417H135429574.624182.722393.518H132730572.9824683.422892.619H137928486.423185.721395.320H14672