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抽油机用节能电机评价及改造方式的探讨 作者：殷雷 频道：电机 发布时间：2008-11-26 1 抽油机用节能电机评价 抽油机作为活塞式有杆泵的地面举升设备，只要能够满足其运动及机械特性的电动机就 可以作为其拖动的动力设备。常见的抽油机用节能电机有异步电机和同步电机；例如： (超) 高转差三项异步电动机、永磁同步电动机等。 1．1 常规游梁式抽油机的工作特性 抽油机工作时是由电机驱动减速器带动四连杆机构实现驴头上下摆动，驴头带动抽油杆 使活塞泵做上下往复运动完成抽汲过程。抽油杆在上行和下行时负载的变化大，导致抽油机 减速器的净扭矩波动幅度大，反映在电机上则电流变化大。由于抽油机具有自身的机械平衡 装置和周期脉动的负载特性，所以要求电机具有高启动扭矩，才能保证抽油机在静止状态下 启动起来。这样在选择电机时要求电机的额定功率要大(启动扭矩要大)，当抽油机启动以后 正常运行时负载下降电机在轻载下工作(一般运行功率仅为装机功率的三分之一)，系统效率 测试数据显示抽油机井电机效率多在 40％。60％、功率因数在0．3～0．5 之间。 1．2 节能电机简介 多年来的实践表明，我们认为节能电机应具备 “电机拖动负载与电机的输出扭矩(功率) 间的合理匹配”的功能，抽油机在运行过程中，电机的输出功率随着载荷的变化在无人为干 预的情况下实现自动转换。 统计我厂在用各类电机的情况显示，复式电机与双绕组电机能够实现 “电机拖动负载与 电机的输出扭矩(功率)问的合理匹配”，即启动和运行的功率不同。其它种类的节能电机仅 仅做到了根据目前负载适当降低装机功率达到节能的目的，即启动与运行仍然是在相同功率 下。当抽油机的负载率达到 85％以上时，这类节能电机是启动不起来的，但是原机型所匹 配的常规 Y 系列电机则不存在启动困难的问题。 (1)(超)高转差电机 节能原理：依靠降低转子转速％来达到增加扭矩从而降低装机功率的目的。 (超)高转差 电机与普通Y 系列电机相比，具有以下特点： a．超高转差率电机解决了起动问题以及通过降低转速降低载荷的峰值，就可以用小容 量的电机取代大容量的普通电机，避免大马拉小车，取得良好的匹配，电机固定损耗 (铁损、 机械耗)及可变损耗均大大降低。 b．生产运行过程中(超)高转差电机比常规 Y 系列电机平均效率高。 c．提高功率因数，减少线损和无功损耗。 (2)双速双功率电机 在结构上与 Y 系列电机相似，区别在于利用单槽内下入单线 “引出多组头”，通过在多 组头之间改变接线方式，即实现了 “双极双速”。该电机沿用了高转差率的特性，利用降低 转速来达到提高扭矩实现降低装机机座号 (装机功率)的目的。现场应用中速度的转换，需要 停机靠人工实施转换。 优势 ①保留了高转差率电机所具备的优势； ②节电效果效果明显：平均有功节电率可达到 15％。 ③由于其速度可以调整给抽油机井的调参工作带来了方便。 不足 ①在一个固定的功率下运行，无法实现机采井运行负载与电机输出负载间的合理匹配， 影响了其电机功能的发挥。 ②由于转差率高的缘故，在运行过程中易出现丢转现象。 (3)永磁电机 在结构上与 Y 系列电机相似，所不同的是在电机转子内镶入永磁铁，使转子自身具有高 强度磁场，可以用来取代电动机转子的电励磁，显著提高功率因数，减小定子电流和定子电 阻损耗。永磁同步电机为同步工作方式，转子转速与定子旋转磁场完全同步，与异步电机相 比，无转差损耗。 优势 ①效率高、高效区范围宽。 ②功率因数高，无功节电效果相当显著。 ③起动力矩大、过载能力强在匹配合理的条件下、节电效果显著。 不足： ①无法实现抽油机运行负载与电机输出负载间的合理匹配。 ②由于同步电机的启动特性较硬，在重载井上启动时电机易出现振动现象。 ③制造成本较常规 Y 系列电机要高出至少 40％左右。 ④容易出现退磁现象。 (4)复式电机 优势 ①实现了运行与电机输出的合理匹配，确保了电机始终在高效区运行。 ②节电效果显著。 ③自动控制实现的过程简单，运行平稳可靠。 不足： ①制造成本高、体积庞大、维修难度较大。 (5)双绕组电机 双绕组电机在设计上是在单槽内下入双线，即形成