電動機降額節能試驗對比研究

羅武（大慶油田鉆探工程公司）

隨著我國現代社會經濟的快速增長，國家“十二五規劃”提出了節能減排、綠色低碳的目標。油田作為耗電大戶，有必要也有責任對抽油機進行節能改造。大慶油田每年耗電99×108kWh 之多，其中機采井耗電33×108kWh，占總能耗的1/3，而且飽受詬病的“大馬拉小車”依然存在。因此選用37 kW 和22 kW 電動機為常規游梁式抽油機的拖動動力源，并分別測試了電參數、減速箱扭矩和懸點動力參數，經過對試驗測試數據對比分析后發現：更換小功率22 kW電動機以后能夠達到節能降耗的效果[1]。

1 試驗方法及方案

試驗選在模擬試驗井上進行，基本試驗參數見表1。電參數采用6139 電參數綜合測試儀進行測試，減速箱扭矩用扭矩測試儀測試，懸點功圖用千里馬示功圖儀器測試，數據后處理及圖形繪制使用ORIGIN8.0軟件和EXCEL軟件進行[2,3]。

表1 CYJ10-3-37HB型抽油機與電動機基礎參數

2 試驗結果分析

由圖1 可以看出：22 kW 電動機的功率曲線相對37 kW電動機時的波動更平緩，峰值功率也有較小的降低。圖2中的兩條轉差率曲線由電動機工作特性試驗臺測試獲得。圖2表示的兩條轉差率曲線表明22 kW 電動機轉差率明顯比37 kW 電動機的大，較大的轉差率可以有效改善功率曲線的高頻波動扭矩，降低峰值扭矩，說明較大轉差率電動機具有平穩功率作用。

圖1 更換電動機前后輸入功率曲線對比

圖2 三相異步電動機轉差率曲線對比

從懸點示功圖（圖3）對比來看，電動機的轉差率對懸點功圖和峰值載荷也有一定的影響。從整體上看，22 kW電動機驅動的懸點功圖載荷的波動明顯平緩許多，這是由于抽油機結構的轉動慣量的影響，懸點最大峰值載荷也有0.35%的降低，最小載荷降低率達到5.17%。說明較大轉差率的22 kW電動機具有降低懸點載荷的作用。

圖3 更換電動機前后懸點示功圖對比

表2表示更換電動機前后的電參數與懸點載荷測試數據，經過測試計算后發現更換到22 kW電動機后，有功功率降低了8.72%，無功功率降低了25.69%，視在功率降低了17.29，功率因數提高了26.32，最大懸點載荷降低了0.35%，最小載荷降低了5.17%，綜合節電率達到9.68%，裝機功率降低40.54%。說明更換小功率電動機后各項電參數和載荷參數都有不同程度的改良。

表2 更換拖動電動機前后測試參數對比（沖速6 min-1）

圖4 和圖5 分別表示使用37 kW 和22 kW 電動機時的瞬時啟動功率曲線和電流曲線。兩者的啟動時間基本相同，37 kW電動機的啟動功率67.49 kW，22 kW電動機的啟動功率63.85 kW，降低了3.64 kW，啟動峰值電流由336.41 A 降低到271.13 A，降低了65.28 A。說明更換小功率22 kW后，啟動電流和啟動功率都有降低，特別是啟動電流降低了19.4%。說明22 kW電動機具有降低啟動慣性沖擊的效果。

圖4 更換電動機前后啟動功率對比（沖速6 min-1）

圖5 更換電動機前后啟動電流對比（沖速6 min-1）

3 結論

為改善“大馬拉小車”的高耗能拖動方式，合理降低拖動電動機的額定功率，有效改善游梁式抽油機的工作特性[4]。在試驗條件下，電動機額定功率從37 kW降低到22 kW后。測試結果表明：有功功率降低了8.72%，無功功率降低了25.69%，功率因數提高了26.32；并且減弱了懸點振動載荷與功率曲線的波動率，同時降低了抽油機啟動慣性對電動機的沖擊。

[1]龐艷華,劉福剛,楊孝君,等.游梁式抽油機用電動機的節電措施[J].石油礦場機械,2004,33（B08）:79-81.

[2]孫珀,馮靜.抽油機電動機節能改造[J].新疆石油天然氣,2006(3):91-106.

[3]白連平,張順增,邵保林,等.抽油機電動機運行效率現場測試方法研究[J].石油機械,2007(4):64-66.

[4]白連平,馬文忠,楊艷,等.關于游梁式抽油機用電動機節能的討論[J].石油機械,1999,27(3):45-48.