雙速高轉差率電動機在油田的應用

于鵬　常悅　（.大慶油田技術監督中心；.大慶油田有限責任公司第三采油廠）

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雙速高轉差率電動機在油田的應用

于鵬1常悅2（1.大慶油田技術監督中心；2.大慶油田有限責任公司第三采油廠）

隨著石油的開采，油田電能消耗比重越來越高，約占油田生產成本的1/3，人們一直關注如何節約能源，降低油田的生產成本，取得經濟和社會效益。為了節能降耗采取了許多措施，其中采用雙速高轉差率電動機作為抽油機的驅動電動機，是改進抽油機系統的一個重要措施。通過對雙速高轉差率電動機與普通電動機理論與現場測試相比，可以提高有功節電率、無功節電率和綜合節電率，節能潛力巨大。

抽油機；雙速高轉差率電動機；節能降耗

石油作為重要的能源，在眾多領域發揮著重要的作用，有著“黑色黃金”的美譽。隨著石油的開采，采出液中含水率也在逐漸的提高，開采成本也相應增加。如何節能、降低成本已成為當今油田開采的主要研究內容。而電動機是油田開采的重要組成部分，也是主要的耗能設備，文中對雙速高轉差率電動機的節能降耗進行了監測和分析。

1　雙速高轉差率電動機的特性

根據抽油機的特性分析［1］，抽油機的負荷是周期變化的，以沖程為周期。因此，抽油機對驅動電動機有一定的要求，如要有較大的起動轉矩，且機械特性較軟，這些要求高轉差率電動機都符合。

1.1提高啟動轉矩

當轉子串電阻后，異步電動機的啟動轉矩會相應增大。高轉差率電動機的比扭矩較大的特性與抽油機帶載啟動特性相適應。堵轉電流和堵轉轉矩不可忽視，它們是分析電動機啟動性能的重要因素，應全面考慮。

1.2機械特性變“軟”

超高轉差率電動機的機械特性“軟”，其特性曲線見圖1。由圖1可以看出，電動機的負載對其轉速影響很大，電動機的轉速與負載成反比，且轉差率變化明顯，其機械特性很“軟”。

這種特性使得電動機具有較大的轉速范圍，能夠適應抽油機運行時載荷發生周期變化的情況，對減速器的扭矩峰值和扭矩極小值分別起到了減小和增大的作用。使抽油機系統平穩運行，因而可以延長設備的使用壽命。

圖1　機械特性曲線

1.3載荷特性與電動機的選取

機采井工作的時候，負載情況很復雜。其負荷隨著抽油機的運動，發生周期性變化，因此電動機就會經常處于過渡過程狀態［2］。圖2為曲柄轉角和曲柄軸的扭矩的關系。電動機的輸出功率等于角速度和軸輸出扭矩的乘積。由于常規電動機的機械特性較硬，在抽油機運行的時候，使其近似勻速運轉。因而曲柄轉角發生變化時，電動機的電流和有功功率也會發生明顯變化，如圖3所示。

圖2　扭矩與曲柄轉角的關系曲線

圖3　電流曲線與有功功率曲線

高轉差率電動機的機械特性曲線具有非常軟的特性，它的轉速受載荷影響而有較大變化范圍，當載荷在增大和減小的時候，電動機轉速減小和提高的幅度都很大，而且能對抽油機系統的動能進行存儲和釋放，使載荷波動曲線平穩均衡。

2　現場應用效果

2015年，對大慶油田某采油廠太東198平126、太東196-126 2口井分別安裝應用了型號為YCHD280-8/6、YCHD250-8/6的雙速高轉差率電動機。安裝前平均功率因數為0.444，安裝后平均功率因數為0.697。測試與計算結果詳見表1。

由表1可以看出，應用雙速高轉差率電動機后，有功節電率、無功節電率、綜合節電率均得到提升，可以有效地降低能耗。

3　結論

通過對比分析得出，雙速高轉差率電動機具有操作方便、使用安全、維護費用少等特點，且具有電動機轉速轉換以及缺相、過載、短路、過熱、過壓保護等功能，能夠提升運行效率，節電效果明顯。雙速高轉差率電動機的節能監測評價需要采用合理的評價標準和方法才能得到準確的結果。

［1］程漢湘，劉建，文小玲，等.抽油機負載特性及其功率因數提高的研究［J］.電工技術雜志，2003（5）：55-59.

［2］劉宏，王素玲.電動機的機械特性與抽油機載荷特性的合理匹配［J］.大慶石油學院學報，2002（2）：87-89.

（編輯鞏亞清）

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.04.019

于鵬，工程師，2012年畢業于東北石油大學（機械設計及理論專業），從事油田耗能設備節能監測工作，E-mail：yupeng6501860@163.com，地址：黑龍江省大慶石油管理局技術監督中心，163453。

2016-05-06