抽油機節能電機的應用分析

張思兵

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

關鍵詞：抽油機；節能電機；同步電動機；應用分析

當前，我國石油開采一般使用的抽油機主要是常規的游梁式抽油機，而這種帶負荷的啟動裝備在運行時轉矩較小，但啟動時轉矩大，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，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。這也充分體現出發展節能電機對于提高油田企業經濟效益的重要性。以下就以幾種當前油田開采最常用的電動機節能進行分析，根據實際采油情況探討了如何選擇節能抽油機。

1、永磁同步電機特性分析。

就結構方面來說，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激磁，由定子、轉子等重要部分組成。與一般的三項異步電動機相同，永磁同步電動機的轉子上設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勢。這種電動機在啟動時，其籠條與旋轉的磁場相互作用產生異步啟動的力矩，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、超高轉差率電動機特性分析。

超高轉差率的電動機主要由節能控制箱、電動機等部分組成的一種帶動設置，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、啟動時電流低且轉矩高，對于節能控制箱還有缺相、過載以及過熱等功率因素還有保護等功能作為補償。超高轉差率的電動機運用在油田開采的抽油機中，在一個沖刺內的速度變化較快，可以利用系統中的動能均衡作用，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生破壞的情況。其次，超高轉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，也會以勻速的狀態運行，不僅減小了油桿的最大應力，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設計時，必須使其在輕載荷區上。而普通的電動機抽油機在運行的過程中，會接近上下死點，才能刺激發電機迸發出電狀態，此時的電動機已經超過了同步電機的轉速運行，因此會將電能傳輸給電網，從而造成較大的能耗浪費。所以說，超高轉差率的電機非常適用于這種情況下的石油開采。

3、變頻調速電機性能分析。

變頻調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，變頻調速電動機能對上下兩種形成的功率速度進行調整，非常有靈活性與穩定性。依據電機的頻率、轉速等，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速來控制，所以能將功率因素增加到0.9以上，使電網與變壓器的負擔得到減輕，同時還能降低線損率。在實際的運用中，不但能節約電能，還能增加原有生產產量，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進行改變，使得同步電機的轉速也改變的原理可知，當電機在一定的負荷下發生穩定的變化時，低速低能的電動機可以實現減少泵空行程、調整抽汲速度的目的。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置低轉速的電機來實現，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備上。第二，將舊抽油機設備的電機進行改造，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，相對較為經濟性，且改造后的抽油機最低沖次可以實現減少到原來的一半。

總而言之，對于抽油機的節能電機研究與應用還有很多方式，發展到今天，這些節能電動機不但實現了電機本身的功能，更是進行了更大的優化，從根本上解決了基材系統的眾多運行問題。利用永磁同步電機、超高轉差率電動機以及變頻調速電機等一系列的節能電機的研究應用，從根本上實現節能采油，促進石油開采的可持續發展。

參考文獻：

[1]白連平，王玉生.游梁抽油機節能電機選擇方法的討論[J].鉆采工藝，2007，02：94-95+99+157.

[2]王釗，秦英，李權，趙萬慧.抽油機節能電機的應用分析[J].石油礦場機械，2007，08：58-61.

[3]孟慶瑞.節能抽油機與節能電機優化選配研究[D].哈爾濱理工大學，2009.

[4]戴劍飛，閆玲，杜紅勇，安蓉.抽油機節能電機實驗室檢測分析[J].安全、健康和環境，2012，04：33-35.

[5]王海軍，秦昀亮，劉國振.長慶油田抽油機節能產品應用分析[J].節能技術，2010，02：190-192.