抽油機節(jié)能電機的應(yīng)用分析

張思兵

摘 要：隨著節(jié)能環(huán)保理念的提出，石油開采工作也逐漸響應(yīng)著節(jié)能生產(chǎn)的號召。抽油機作為油田開采最重要的設(shè)備，其節(jié)能方式更加受到人們的重視。常規(guī)的游梁式抽油機使用的多是傳統(tǒng)的異步電動機來進行驅(qū)動，而這種電機的負載率低、工作損耗大，不適用于節(jié)能生產(chǎn)的理念。本文就當前石油開采中抽油機的電動機進行探討，分析了一些實現(xiàn)節(jié)能的新途徑，為綠色節(jié)能石油開采提供參考意見。

關(guān)鍵詞：抽油機；節(jié)能電機；同步電動機；應(yīng)用分析

當前，我國石油開采一般使用的抽油機主要是常規(guī)的游梁式抽油機，而這種帶負荷的啟動裝備在運行時轉(zhuǎn)矩較小，但啟動時轉(zhuǎn)矩大，這就造成了功率過大的問題，并且其在正常運行的過程中處于輕載狀態(tài)，其效率與功率大大降低，也因此浪費了非常多的電力資源。從經(jīng)濟方面來說，浪費的電力資源增加，隨之增大的當然就是電機的運行成本。這也充分體現(xiàn)出發(fā)展節(jié)能電機對于提高油田企業(yè)經(jīng)濟效益的重要性。以下就以幾種當前油田開采最常用的電動機節(jié)能進行分析，根據(jù)實際采油情況探討了如何選擇節(jié)能抽油機。

1、永磁同步電機特性分析。

就結(jié)構(gòu)方面來說，永磁同步電動機主要采用永久性的磁鐵來替代磁繞組實現(xiàn)激磁，由定子、轉(zhuǎn)子等重要部分組成。與一般的三項異步電動機相同，永磁同步電動機的轉(zhuǎn)子上設(shè)置了鼠籠條與稀土磁鋼，以異步啟動同步運行為基本原理，綜合了異步與同步兩種電動機的優(yōu)勢。這種電動機在啟動時，其籠條與旋轉(zhuǎn)的磁場相互作用產(chǎn)生異步啟動的力矩，但這種方式并不適用于同步電動機，永磁磁場要與旋轉(zhuǎn)磁場之間相互作用，才能帶動負載工作。與異步電動機相比，永磁同步電機沒有轉(zhuǎn)差損耗，不僅提高了電機的功率因素，還減小了定子的電流，同時降低了銅損，提高了電機效率。

2、超高轉(zhuǎn)差率電動機特性分析。

超高轉(zhuǎn)差率的電動機主要由節(jié)能控制箱、電動機等部分組成的一種帶動設(shè)置，其中可以將控制箱與電機做成連體式或者分體式兩種形式。這種電機的機械較軟、啟動時電流低且轉(zhuǎn)矩高，對于節(jié)能控制箱還有缺相、過載以及過熱等功率因素還有保護等功能作為補償。超高轉(zhuǎn)差率的電動機運用在油田開采的抽油機中，在一個沖刺內(nèi)的速度變化較快，可以利用系統(tǒng)中的動能均衡作用，至少可以減少減速箱中的最大凈距。用扭矩的變化范圍并不大，曲線也相對平坦，這就減輕了抽油機齒輪因疲勞而產(chǎn)生破壞的情況。其次，超高轉(zhuǎn)差率的電動機具體有軟特性，所以光桿即使是在重載的情況下，也會以勻速的狀態(tài)運行，不僅減小了油桿的最大應(yīng)力，更將變化范圍也進一步縮小，使得斷脫與疲勞的可能性更小。另外，由于抽油機自身的重載運行時間大大超過了輕載運行的時間，所以在電機的高效區(qū)設(shè)計時，必須使其在輕載荷區(qū)上。而普通的電動機抽油機在運行的過程中，會接近上下死點，才能刺激發(fā)電機迸發(fā)出電狀態(tài)，此時的電動機已經(jīng)超過了同步電機的轉(zhuǎn)速運行，因此會將電能傳輸給電網(wǎng)，從而造成較大的能耗浪費。所以說，超高轉(zhuǎn)差率的電機非常適用于這種情況下的石油開采。

3、變頻調(diào)速電機性能分析。

變頻調(diào)速電動機的原理就是：使用計算機程序來對電機中的變頻控制柜進行合理的控制，具有能集合抽油機與電機兩者工作特性的特點，一般被用于自動識別上下形成等。一般來說，變頻調(diào)速電動機能對上下兩種形成的功率速度進行調(diào)整，非常有靈活性與穩(wěn)定性。依據(jù)電機的頻率、轉(zhuǎn)速等，還可以對抽油機進行沖次增加或減少的操作，這樣一來就使得抽油機的泵效增大，以平衡油汲。因電動機使用了變頻調(diào)速來控制，所以能將功率因素增加到0.9以上，使電網(wǎng)與變壓器的負擔(dān)得到減輕，同時還能降低線損率。在實際的運用中，不但能節(jié)約電能，還能增加原有生產(chǎn)產(chǎn)量，是非常適用于當前的石油開采工作的。

4、低速電動機的性能分析。

以保持頻率不變，對異步電機的磁極對數(shù)進行改變，使得同步電機的轉(zhuǎn)速也改變的原理可知，當電機在一定的負荷下發(fā)生穩(wěn)定的變化時，低速低能的電動機可以實現(xiàn)減少泵空行程、調(diào)整抽汲速度的目的。通常，配備的低速電機可以分為兩種方式。第一，就是在新的抽油機上設(shè)置低轉(zhuǎn)速的電機來實現(xiàn)，但這種方式只適用于引進新的抽油機，因成本較高，一般不用在老抽油機設(shè)備上。第二，將舊抽油機設(shè)備的電機進行改造，一般我們將改造分為6級與8級，通常就是將6級或者8級的電機定子線圈重新繞制之后，形成12級和16級的電機，這樣一來也減少了對老抽油機的資金投入，相對較為經(jīng)濟性，且改造后的抽油機最低沖次可以實現(xiàn)減少到原來的一半。

總而言之，對于抽油機的節(jié)能電機研究與應(yīng)用還有很多方式，發(fā)展到今天，這些節(jié)能電動機不但實現(xiàn)了電機本身的功能，更是進行了更大的優(yōu)化，從根本上解決了基材系統(tǒng)的眾多運行問題。利用永磁同步電機、超高轉(zhuǎn)差率電動機以及變頻調(diào)速電機等一系列的節(jié)能電機的研究應(yīng)用，從根本上實現(xiàn)節(jié)能采油，促進石油開采的可持續(xù)發(fā)展。

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