盤式永磁同步電機在游梁式抽油機上的應用

葛利俊，于紅業，徐 浩

（渤海石油裝備（天津）新世紀機械制造有限公司，天津 300280）

0 引言

油田80%以上油井的采油方式，是通過傳統游梁式抽油機進行開采，驅動結構是電機+減速箱+皮帶輪+皮帶+防護罩的方式。首先，皮帶+減速箱傳動效率在抽油機的系統效率計算中通常作為常數，但是抽油機負載是交變載荷，皮帶傳動效率實時變化。同時在抽油機實際運行過程中，皮帶長時間磨損和皮帶輪包角的破壞，引起皮帶打滑和損壞，很大程度上降低了抽油機的系統效率。其次，長時間使用的皮帶和皮帶輪需定期更換，每年需要耗費大量的人力和物力，給油田生產運行帶來不少安全隱患。針對游梁式抽油機開采中的以上問題，研究開發了盤式同步永磁電機，該電機直接驅動減速器輸入軸，提高了采油效率，減少了維護費用，降低了維護過程中的安全隱患。

1 盤式永磁同步電機

1.1 盤式永磁同步電機結構

盤式同步永磁電機安裝在游梁式抽油機減速箱輸入軸上，因此電機中心高根據游梁式抽油機減速箱輸入軸距離底座的高度設計。針對抽油機型號的不同，配置的減速箱也不相同，設計的電機機座的厚度也就有所不同，軸采用空心結構設計。根據現場的需求，設計3 種型號的盤式同步永磁電機，外形尺寸見表1。

表1 電機外形尺寸

1.2 電機與游梁式抽油機連接方式（圖1）

盤式永磁同步電機與游梁式抽油機減速箱輸入軸，通過聯軸器與減速箱相連，聯軸器的特殊結構可緩沖游梁式抽油機運行時的振動，避免了對電機軸承帶來的損壞，及減速箱輸入軸的竄動；采用直驅方式取消皮帶傳動裝置，提高了系統傳動效率，不用定期更換皮帶，大大降低了工人勞動強度，杜絕了因更換皮帶造成的安全隱患。

2 盤式同步永磁電機主要技術參數

圖1 電機與抽油機減速箱連接方式

額定功率37 kW，額定電壓380 V，調速范圍30～140 r/min，效率93.6%，功率因數0.95，額定扭矩2524 N·m，溫升80 k，防護等級IP54，工作制S1，海拔高度≤1000 m，安裝方式B3，機座號600 mm。

3 現場試驗使用情況及效果

（1）盤式永磁同步電機在華北油田束6-3X 抽油機井上（圖2），進行現場對比檢測，檢測過程選擇抽油機井。使用原電機、配電柜和使用盤式永磁同步電機、變頻控制柜在相同工況下各自運行，通過對2 個工況的檢測數據對比，根據檢測時間內抽油機井噸液百米耗電量的變化情況，評價該設備應用于抽油機井上的節能效果。

圖2 現場應用情況

（2）監測依據標準。SY/T 6422《石油企業用節能產品節能效果測定》。

（3）使用儀器儀表見表2，檢測用儀器儀表均在有效檢定（校驗）周期內。

表2 使用儀器儀表

（4）監測結果見表3。

表3 監測結果

（5）分析與評價。通過對監測數據的對比分析，盤式永磁同步電機應用于較低產液量單井時，節電效果較好。它能夠根據用戶要求調節、控制抽油機運行沖次，使抽油機始終工作在一個較為合理的沖次下，從而達到節約電能、提高效率的目的。

4 結束語

（1）游梁式抽油機采用盤式永磁同步電機進行驅動，電機效率和功率因數大大提高，綜合節電率可達6%～10%。

（2）采用特殊空心軸設計，取消皮帶傳動，減少傳動鏈，提高了系統效率，降低了運行噪聲。

（3）取消了皮帶傳動，不用定期更換皮帶，大大降低了工人勞動強度，杜絕了因更換皮帶造成的安全隱患。

（4）針對油井工況，盤式永磁同步電機應用在游梁式抽油機上雖然取得了一定效果，但與抽油機系統整體配合上，還有技術提升空間。