石油钻井生产中电气设备的节能方法.docx
石油钻井生产中电气设备的节能方法摘要：井场用电设备中包含大量的感性负载和许多轻重负荷交替运行的电气设备，可利用提高用电设备的功率因素到达节约能源的目的。关键词：感性负荷；功率因数；节能电路；节能井场电气设备主要以交流异步电动机和照明为主，这些电气设备的功率因数都在01之间。例如白炽灯的功率因数接近1,荧光灯的功率因数为0.5左右。异步电动机的功率因数满载时可达0.9左右,而空载时会降到0.2左右,交流电焊机的功率因数只有0.30.4,交流电磁铁的功率因数甚至低到OJo1 .提高功率因数的意义一般交流电设备（发电机、变压器）都是根据额定电压v和额定电流。来进行设计、制造和使用的,它能够供应负载的有功功率为5=UNeoS当4、小为定值时，假设COSe低,那么负荷吸收的功率低,因而电源供应的有功功率巴也低,这样电源的潜力就没有得到充分发挥，例如，额定容量为SV=100ZW的变压器,假设负载的功率因数4=cose=,那么变压器到达额定时,可输出有功功率巴=SNCoS9=1（XMW,假设负载的功率因数=cos=0.2,那么变压器到达额定时可输出有功功率5=SnCOS9=20AW,变压器没有得到充分利用。降低线路损耗和线路压降,输电线上的损耗为6=/2N（Rl为线路电阻），线路压降为G=R",而线路电流/=/（UCOS9）,因此可见，当电源电压U及输出有功功率6一定时，提高CoS°,可以使电路电流减小，从而降低了传输线上的损耗，提高了传输效率，同时线路上的压降减小，提高了供电质量，或在相同的线路损耗的情况下，节约用铜，因为CoSe提高电流减小。4一定时,线路电阻可以增大，故传输导线可以细些，节约了铜材。因此提高负载的功率因数，可以提高电源设备的利用率。2 .提高功率因数的方法2.1 感性负载两端并联电容器提高功率因数的方法除了提高用电设备本身的功率因数，例如正确选用异步电动机的容量，减少轻载和空载以外，主要采用在感性负载两端并联电容器的方法，对无功功率进行补偿。如图1所示设负载的端电压为U,在未并联电容时，感性负载的电流为当并联上电容器后，人不变，而线路上的电流变为/°。由图1的相量图说明，在感性负载的两端并联适当的电容，可使电压与电流的相位差9减小，即原来是巧,现在减小为例，2<故cos%>cos/,同时线路电流由减小为八，这时有一局部能量互换，发生在感性负载与电容器之间，减轻了电源的负担，因而使电源设备的容量得到充分利用，线路上损耗和电压降也减小了。图1感性负载两端并联电容器的相量图2.2 改变电动机绕组接线方式的节电线路电力拖动设备都是按设备的最大工作能力选用电动机的。在实际使用中，电动机经常轻重负载交替运行，或轻负载运行，因此功率因数和效率都比拟低，能耗较大。如电动绞车、液压大钳泵站等，工作时间负载重。电动机在高负载率下运行，不工作时负载很轻，几乎等于空载运行，假设在不工作这段时间内将电动机绕组由A接线转变为y型接线，待进入工作时再将电动机绕组由y型接线转变为接线，以便带动负载。这样就可以节约电能。例如,三相负载/=（6+/8）0,电源线电压为380V,在三角形联接时，总功率为：在y形联接时，计算说明，电源电压不变时，同负载由三角形变为星形联接时，功率减小到原来的三分之O采用大功率开关集成电路的y自动转换节电线路。如图2所示，该线路采用TWH8751大功率开关集成电路4和7812三端集成稳压电路4。TWH8751开关集成电路的工作电压为1224V,可在28V1A电路中做高速开关，使用时只需在控制端脚上加上约1.6V电压，就能快速控制外接负载（继电器KA）通断。工作原理，电动机负载电路经过电路互感器/检测转换成电压信号经二极管力半波整流，电容Cl滤波后，在分压器与、R2、RP上取得取样电压，该电压经二极管整流电容G滤波（兼延时作用），加到开关集成电路A脚，以控制开关的动作。当电机轻载时（如为额定负载电流的50%以下时），电容C2上的电压小于16V（可调节电位器P改变），开关集成电路Al的脚断开，继电器K.不吸合，其常闭触点闭合，接触器KMl得电吸合，电动机接成y形节电运行，当电动机负载增大,负载电流升高到设定值时，电容器G的电压大于1.6V,那么A的脚内部接通，12V电源电压加到继电器K4的线圈上KA吸合,其常闭触点断开，常开触点闭合，接触器KM失电释放，KM2得电吸合，电动机接为运行。图2中，稳压器匕是为保护开关集成电路A而设得。电阻与电位器K7,和电容G组成延时，电路,其作用是：当负载电流由额定值得50%变到50%以下时，KA延迟8s左右，即接法转换Y型接法时，延迟动作8s,这样可以防止重轻负载频繁交替交换时，使交流接触器频繁跳动，损坏主触点。开关SA的作用是:打到自动位置时，电路作y-A自动转换，打到接法时，电动机一直处于状态下运行，此电路在节电运行状态下运行可节电40%60%。图2Y-型接线自动转换节电线路图3 .结束语随着科技的开展,钻井技术的提高,钻井施工中电气设备不断增加，电能消耗已形成一笔不小的开支,通过提高电气设备的功率因数,减少无功损耗从而降低电能消耗,在能源日益紧张的今天意义是不言而喻的。
