1、河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂提高抽油机系统效率的提高抽油机系统效率的方法及措施简介方法及措施简介汇汇 报报 提提 纲纲六、目前存在的主要问题六、目前存在的主要问题二、影响机采系统效率因素分析二、影响机采系统效率因素分析三、提高抽油机系统效率的有效途径三、提高抽油机系统效率的有效途径 四、采油厂机采系统效率现状调查及潜力分析四、采油厂机采系统效率现状调查及潜力分析 五、现场应用实例五、现场应用实例八、结论与认识八、结论与认识七、下步工作七、下步工作河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂抽油机井系统效率定义抽油机井系统效率定义 ： 通过抽油机、抽油杆、抽油泵将电能转化
2、为机械能，从地面传递通过抽油机、抽油杆、抽油泵将电能转化为机械能，从地面传递给井下液体，从而把井下液体举升到井口。整个抽油机井系统工作时，给井下液体，从而把井下液体举升到井口。整个抽油机井系统工作时，就是一个能量不断转化和传递的过程。能量的每一次转化和传递都将就是一个能量不断转化和传递的过程。能量的每一次转化和传递都将损失一定的能量。从地面供入系统的能量扣除系统的各种损失以后，损失一定的能量。从地面供入系统的能量扣除系统的各种损失以后，就是系统所给液体的有效能量，该有效能量与系统输入能量的比值称就是系统所给液体的有效能量，该有效能量与系统输入能量的比值称为抽油机井系统效率。为抽油机井系统效率。
3、%100输入有效-系统效率 P有效-有效功率 P输入-电机输入功率河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂 20092009年年110110月全厂年总耗电量月全厂年总耗电量2.932.9310108 8Kw.h,Kw.h,机采提液机采提液能耗能耗1.441.4410108 8Kw.hKw.h，机采提液单耗，机采提液单耗9.27kW.h/t9.27kW.h/t（电网算，按电（电网算，按电机算机算7.777.77）占全厂工业用电的）占全厂工业用电的49%49%，因此研究提高抽油机井的系，因此研究提高抽油机井的系统效率，降低提液单耗，实现机械采油系统的高效长寿运行，对统效率，降低提液单耗，实
4、现机械采油系统的高效长寿运行，对于缓解油田用电紧张状况，降低成本，具有十分重要意义。于缓解油田用电紧张状况，降低成本，具有十分重要意义。河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂0404年年0505年年0606年年0707年年0808年年0909年年2.3222.322亿度亿度2.2892.289亿度亿度2.2512.251亿度亿度2.2572.257亿度亿度1.7391.739亿度亿度1.4401.440亿度亿度（1 11010月）月）河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂河南油田
5、分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂中石化油田机械采油系统（抽油机井）测试结果中石化油田机械采油系统（抽油机井）测试结果 河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂 抽油机井系统效率与油井本身的条件有密切的关系，在抽油机井系统效率与油井本身的条件有密切的关系，在油井条件一定的条件下，它与技术装备、机泵杆设计、日常油井条件一定的条件下，它与技术装备、机泵杆设计、日常管理工作存在密切关系。因此，抽油井系统效率高低不仅反管理工作存在密切关系。因此，抽油井系统效率高低不仅反映了系统能耗的大小，而且也综合地反映了油田的技术装置映了系统能耗的大小，
6、而且也综合地反映了油田的技术装置和技术管理水平的高低。和技术管理水平的高低。河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂汇汇 报报 提提 纲纲六、目前存在的主要问题六、目前存在的主要问题二、影响机采系统效率因素分析二、影响机采系统效率因素分析三、提高抽油机系统效率的有效途径三、提高抽油机系统效率的有效途径 四、采油厂机采系统效率现状调查及潜力分析四、采油厂机采系统效率现状调查及潜力分析 五、现场应用实例五、现场应用实例八、结论与认识八、结论与认识七、下步工作七、下步工作河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂 抽油机井动力传递抽油机井动力传递电机电机抽油机抽油机杆泵杆泵井液井液地面
7、地面电机电机抽油机抽油机杆泵杆泵井液井液地面地面河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂1、影响机采效率理论因素分析、影响机采效率理论因素分析抽油机井系统效率构成：抽油机井系统效率构成：油管柱油管柱系统效率系统效率地面效率地面效率井下效率井下效率抽油杆抽油杆盘根盒盘根盒抽油泵抽油泵电机电机皮带皮带减速箱减速箱四连杆四连杆悬绳器河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂 系统效率为以上各组成要素的乘积：即系统效率为以上各组成要素的乘积：即87654321.K井地一一有效载荷系数；有效载荷系数； 5 5 一一盘根盒效率；盘根盒效率；1 1一一电动机效率；电动机效率； 6 6一一抽油杆
8、效率；抽油杆效率；2 2一一皮带效率皮带效率 7 7一一抽油泵效率；抽油泵效率； 3 3一一四连杆机构效率四连杆机构效率 8 8一一管柱效率。管柱效率。4 4一一减速箱效率；减速箱效率；1、影响机采效率理论因素分析、影响机采效率理论因素分析河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂 抽油机输入能量在转化和传递过程中，能量的损失直接影响到系统的抽油机输入能量在转化和传递过程中，能量的损失直接影响到系统的地面效率，可分为四部分：地面效率，可分为四部分：电机部分的损失电机部分的损失 P ：包括热损失和机械损失包括热损失和机械损失皮带部分的损失皮带部分的损失 P ：主要是传动中的摩擦损失主要是传
9、动中的摩擦损失齿轮减速箱部分损失齿轮减速箱部分损失 P ：主要是传动中的摩擦损失主要是传动中的摩擦损失四连杆机构部分损失四连杆机构部分损失 P P ：轴承摩擦损失钢丝绳变形损失轴承摩擦损失钢丝绳变形损失4321mm11地要使地 上升只有使P下降地面系统能量损失地面系统能量损失河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂1.1.影响地面系统效率因素分析影响地面系统效率因素分析 （1 1）电机：电机效率与电机类型、电机质量、抽油机平衡、电机匹配、）电机：电机效率与电机类型、电机质量、抽油机平衡、电机匹配、电机老化等有关。其中电机类型、电机的匹配和抽油机的平衡度是影响电电机老化等有关。其中电机类
10、型、电机的匹配和抽油机的平衡度是影响电机效率的主要因素。机效率的主要因素。 （2 2）皮带传动：采用三角皮带传动时，由于弹性方面的原因，产生弹性）皮带传动：采用三角皮带传动时，由于弹性方面的原因，产生弹性变形能量损失，不可避免地要出现相互错动、打滑和震动，造成部分能量变形能量损失，不可避免地要出现相互错动、打滑和震动，造成部分能量损失。皮带传动效率与皮带松紧、两轮对正度、轮轴同心度有关，其中皮损失。皮带传动效率与皮带松紧、两轮对正度、轮轴同心度有关，其中皮带的松紧度是影响皮带转动效率的最重要因素。带的松紧度是影响皮带转动效率的最重要因素。河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂1.1.
11、影响地面系统效率因素分析影响地面系统效率因素分析 （3 3）四连杆机构：在抽油井四连杆机构中共有三副轴承和一根钢丝绳，四）四连杆机构：在抽油井四连杆机构中共有三副轴承和一根钢丝绳，四连杆机构效率与轴承摩擦力损失及驴头钢丝绳变形损失有关。因此轴承是连杆机构效率与轴承摩擦力损失及驴头钢丝绳变形损失有关。因此轴承是否润滑，钢丝绳的变形程度大小是影响四连杆效率的主要因素，因采油队否润滑，钢丝绳的变形程度大小是影响四连杆效率的主要因素，因采油队一般都实施了严格的保养制度，所以其出问题少，对机采系统效率影响较一般都实施了严格的保养制度，所以其出问题少，对机采系统效率影响较小。小。 （4 4）减速箱：减速箱
12、中一般有三对人字齿轮，齿轮在传动时，相啮合的齿）减速箱：减速箱中一般有三对人字齿轮，齿轮在传动时，相啮合的齿面间有相对滑动，因此就要发生摩擦，产生能量损失，同时，三副轴承也面间有相对滑动，因此就要发生摩擦，产生能量损失，同时，三副轴承也要产生摩擦损失。影响减速箱效率的主要因素是齿轮及轴承的润滑度。一要产生摩擦损失。影响减速箱效率的主要因素是齿轮及轴承的润滑度。一般其出问题少，对机采系统效率影响较小。般其出问题少，对机采系统效率影响较小。河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂1.1.影响地面系统效率因素分析影响地面系统效率因素分析 （5 5）抽油机平衡：平衡率较差时，电机会在冲程周期运
13、行的某一时间段）抽油机平衡：平衡率较差时，电机会在冲程周期运行的某一时间段出现做负功（即发电）现象，根据电能出现做负功（即发电）现象，根据电能机械能机械能电能的转化过程，转化电能的转化过程，转化效率只有效率只有50%50%，即电机做，即电机做1 1千瓦时负功，电网系统需要消耗千瓦时负功，电网系统需要消耗2 2千瓦时。抽油千瓦时。抽油机平衡是影响电动机效率，进而影响系统效率的重要因素。机平衡是影响电动机效率，进而影响系统效率的重要因素。 河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂 井下部分能量损失主要在盘根盒，抽油杆，抽油泵及管柱的摩擦中。井下部分能量损失主要在盘根盒，抽油杆，抽油泵及管柱
14、的摩擦中。盘根盒部分的损失盘根盒部分的损失P P5 5：主要是摩擦损失主要是摩擦损失抽油杆部分的损失抽油杆部分的损失 P P6 6：主要是摩擦损失主要是摩擦损失抽油泵部分损失抽油泵部分损失 P P7 7：包括机械摩擦损失、容积损失、水力损失包括机械摩擦损失、容积损失、水力损失管柱部分损失管柱部分损失 P P8 8：包括容积损失、水力损失包括容积损失、水力损失8765mm22井要使要使井井上升只有使上升只有使PP下降下降井下系统能量损失井下系统能量损失河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂2.2.影响井下系统效率因素分析影响井下系统效率因素分析 （1 1）盘根盒：盘根盒过紧、井口偏中会
15、造成悬点载荷增加，磨阻增大，效）盘根盒：盘根盒过紧、井口偏中会造成悬点载荷增加，磨阻增大，效率降低。影响盘根盒效率主要因素是盘根盒的松劲度以及驴头井口对中程率降低。影响盘根盒效率主要因素是盘根盒的松劲度以及驴头井口对中程度。度。 （2 2）抽油杆传动：井斜、抽油杆及油管弯曲会造成抽油杆磨阻增加，能耗）抽油杆传动：井斜、抽油杆及油管弯曲会造成抽油杆磨阻增加，能耗增大，冲程、冲次、泵径匹配不合理，杆速增加，也会造成传动效率下降。增大，冲程、冲次、泵径匹配不合理，杆速增加，也会造成传动效率下降。冲程冲次泵径匹配不合理和抽油杆及油管的弯曲是影响抽油杆转动效率的冲程冲次泵径匹配不合理和抽油杆及油管的弯曲
16、是影响抽油杆转动效率的两个主要因素。两个主要因素。河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂2.2.影响井下系统效率因素分析影响井下系统效率因素分析 （3 3）抽油泵：抽油泵功率损失主要包括机械摩擦损失功率、抽油泵容积损失）抽油泵：抽油泵功率损失主要包括机械摩擦损失功率、抽油泵容积损失功率和抽油泵水力损失功率。抽油泵机械摩擦损失功率及水力损失功率由泵的功率和抽油泵水力损失功率。抽油泵机械摩擦损失功率及水力损失功率由泵的结构等决定，在粘度不高的情况下一般很小，抽油泵效率与泵充满系数（即通结构等决定，在粘度不高的情况下一般很小，抽油泵效率与泵充满系数（即通常说的泵效）密切相关，也与泵的漏失量
17、密切相关，影响抽油泵效率的主要因常说的泵效）密切相关，也与泵的漏失量密切相关，影响抽油泵效率的主要因素是泵效及漏失量，在供液不足的油井中，泵的充满系数与生产参数密切相关。素是泵效及漏失量，在供液不足的油井中，泵的充满系数与生产参数密切相关。 （4 4）管柱：管柱功率损失包括容积损失和原油沿油管流动引起的功率损失）管柱：管柱功率损失包括容积损失和原油沿油管流动引起的功率损失（即水力损失）组成，在管柱不漏的情况下，影响管柱效率的主要因素是泵挂（即水力损失）组成，在管柱不漏的情况下，影响管柱效率的主要因素是泵挂深度、原油粘度、结蜡程度等。深度、原油粘度、结蜡程度等。 河南油田分公司河南油田分公司第一
18、采油厂第一采油厂影响系统效率的因素影响系统效率的因素电机效率电机效率电机类型、质量电机类型、质量 、匹配、匹配、 抽油机平衡抽油机平衡皮带效率皮带效率皮带松紧皮带松紧 、轮轴同心度、轮轴同心度、 两轮对正度两轮对正度齿轮箱四连杆机构效率齿轮箱四连杆机构效率磨损磨损 、维护、维护 、保养、保养盘根盒效率盘根盒效率盘根松紧盘根松紧 、 井口偏斜井口偏斜抽油杆传动效率抽油杆传动效率杆管弯曲杆管弯曲 、井斜偏磨、井斜偏磨 、生产参数、生产参数抽油泵效率抽油泵效率充满系数充满系数 、 漏失量漏失量 、 生产参数生产参数管柱效率管柱效率沉没度沉没度 、 原油粘度原油粘度 、 结蜡结蜡河南油田分公司河南油田
19、分公司第一采油厂第一采油厂抽油机系统效率构成表抽油机系统效率构成表抽油机抽油机井井系统系统效率效率（% %）能量损失率能量损失率（% %）能量损失占系统无效能量损失占系统无效功率百分比功率百分比地面地面系统系统电机电机 757594948 83030121218 18 皮带皮带 909098982 210103 37 7减速箱减速箱 858590901010151511111515四连杆四连杆 95955 54 47.5 7.5 井下井下系统系统盘根盒盘根盒 909097973 310106 67.5 7.5 抽油杆抽油杆 8080858515152020141422 22 抽油泵抽油泵303
20、0909010107070151540 40 油管柱油管柱303090901010707014144040合计合计3 351 51 河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂地面系统效率皮带传动效率减速箱效率四连杆效率电机效率抽油机效率 电机井下系统效率盘根盒效率抽油杆效率管柱效率抽油泵效率油井负荷 泵 效抽油机井系统效率河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂汇汇 报报 提提 纲纲六、目前存在的主要问题六、目前存在的主要问题二、影响机采系统效率因素分析二、影响机采系统效率因素分析三、提高抽油机系统效率的有效途径三、提高抽油机系统效率的有效途径 四、采油厂机采系统效率现状调查及潜
21、力分析四、采油厂机采系统效率现状调查及潜力分析 八、结论与认识八、结论与认识七、下步工作七、下步工作五、现场应用实例五、现场应用实例河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂提高抽油机系统效率的有效途径提高抽油机系统效率的有效途径 根据上面的分析，提高系统效率主要有两个方面，即提高地面根据上面的分析，提高系统效率主要有两个方面，即提高地面系统效率和提高井下系统效率。提高地面系统效率也就是提高系统效率和提高井下系统效率。提高地面系统效率也就是提高电机效率和提高抽油机效率；提高井下系统效率主要从优化生电机效率和提高抽油机效率；提高井下系统效率主要从优化生产参数方面着手，下面是提高地面、井下系
22、统效率的对策图。产参数方面着手，下面是提高地面、井下系统效率的对策图。 河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂提高地面系统效率对策提高电机效率合理匹配电机应用高效电机提高平衡度应用高效抽油机抽油机维护保养提高抽油机效率河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂优化沉没度优化沉没度优化杆管组合优化杆管组合防蜡降粘防蜡降粘盘根松紧管理盘根松紧管理优化生产参数优化生产参数低泵效井提高泵效低泵效井提高泵效优化抽吸参数优化抽吸参数提高提高井下系统效率井下系统效率冲程冲程冲次冲次泵径泵径优化冲程、冲次、优化冲程、冲次、泵径、泵深组合泵径、泵深组合调小参数调小参数油管锚定油管锚定间歇开抽间歇
23、开抽加深泵挂加深泵挂河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂1 1、提高电机效率：、提高电机效率： （一）提高地面系统效率（一）提高地面系统效率目前我厂抽油机井使用的部分电机能量损耗仍然较高，而且配置的额目前我厂抽油机井使用的部分电机能量损耗仍然较高，而且配置的额定功率远大于抽油机实际输入功率，存在定功率远大于抽油机实际输入功率，存在“功率不匹配功率不匹配”现象，造成现象，造成负载率和功率因数偏低，无功功率偏大是影响电机效率的重要因素。负载率和功率因数偏低，无功功率偏大是影响电机效率的重要因素。全厂抽油机井平均装置利用率全厂抽油机井平均装置利用率24.87%，平均功率因数，平均功率因数
24、 0.448，低，低 压压电机平均功率因数平均不足电机平均功率因数平均不足0.35，电机经多次维修且严重老化的电机，电机经多次维修且严重老化的电机占占35%以上，部分电机效率低于以上，部分电机效率低于80%。 地面系统效率由电机效率、抽油机效率组成。地面系统效率由电机效率、抽油机效率组成。河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂 普通三相异步电动机一般在负载率普通三相异步电动机一般在负载率8585时效率最高，电机的负载率及时效率最高，电机的负载率及其特征曲线见下图，从中可以得出，电机的负载率及功率因数越低，电其特征曲线见下图，从中可以得出，电机的负载率及功率因数越低，电动机的效率越低。
25、动机的效率越低。（1 1）合理匹配电机）合理匹配电机河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂对于电机匹配不合理、大马拉小对于电机匹配不合理、大马拉小车现象，若有针对性地进行更换小车现象，若有针对性地进行更换小电机工作，可降低电机运行无功功电机工作，可降低电机运行无功功率，降低电机空载运行有功功率，率，降低电机空载运行有功功率，提高电机功率因数，提高电机功率因数， 降低有功耗能，降低有功耗能，提高效率。下图说明了系统效率随提高效率。下图说明了系统效率随着电机功率利用率的提高而提高。着电机功率利用率的提高而提高。（1 1）合理匹配电机）合理匹配电机河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一
26、采油厂 多年来抽油机的拖动电机一直采用通用多年来抽油机的拖动电机一直采用通用Y Y系列三相异步电机，这种电机在系列三相异步电机，这种电机在额定功率的额定功率的8585运行时，效率和功率因数呈现最大值，而当负载降低时效率运行时，效率和功率因数呈现最大值，而当负载降低时效率和功率因数都随之下降，能耗随之增大。抽油机的扭矩特点是波动较大，且和功率因数都随之下降，能耗随之增大。抽油机的扭矩特点是波动较大，且存在负扭矩，因此存在负扭矩，因此Y Y系列电机经常不在最佳状态下运行。系列电机经常不在最佳状态下运行。 通用通用Y Y系列三相异步电机启动转矩倍数只有系列三相异步电机启动转矩倍数只有1.8-2.01
27、.8-2.0倍，因此，选用电动机倍，因此，选用电动机时考虑到启动、摘负荷和在冲程周期内载荷变化大等因素，不得不提高装机时考虑到启动、摘负荷和在冲程周期内载荷变化大等因素，不得不提高装机功率，造成运行时的功率，造成运行时的“大马拉小车大马拉小车”现象。现象。 抽油机节能电动机应该具有以下特点：抽油机节能电动机应该具有以下特点：在较宽的载荷率下工作效率较高，在低负载率时效率较高；要有一定过载在较宽的载荷率下工作效率较高，在低负载率时效率较高；要有一定过载能力；启动扭矩要大；功率因数高。能力；启动扭矩要大；功率因数高。（2 2）应用高效电机）应用高效电机河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油
28、厂节电电机种类节电电机种类 节能电动机节能电动机 永磁同永磁同步电机步电机1616极永极永磁电机磁电机齿轮减齿轮减速电机速电机双功率双功率电机电机高转差高转差电机电机电磁调电磁调速电机速电机磁阻磁阻电机电机直线直线电机电机河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂节电电机种类节电电机种类抽油机专用永磁同步电机抽油机专用永磁同步电机 原理及优点：效率高，启动转矩大，功率因数高，原理及优点：效率高，启动转矩大，功率因数高，运行电流小。可呈容性或感性负载运行，这一特运行电流小。可呈容性或感性负载运行，这一特性最大限度的减少线路损耗，减少线路压降，提性最大限度的减少线路损耗，减少线路压降，提高供
29、电质量。目前已有一定规模的使用，是最有高供电质量。目前已有一定规模的使用，是最有发展前景的电动机。发展前景的电动机。缺点：负载率较低时，功率因数受电压的影响较缺点：负载率较低时，功率因数受电压的影响较大。大。 河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂节电电机种类节电电机种类16极永磁电机极永磁电机 原理及优点：是新研制的产品，该电机同步转速原理及优点：是新研制的产品，该电机同步转速375转转/分，是降低低产量井冲次的最理想电机。该分，是降低低产量井冲次的最理想电机。该电机与齿轮减速电机相比具有功率因数高，运行电机与齿轮减速电机相比具有功率因数高，运行维护费用低。维护费用低。缺点：体积大
30、，价格高。缺点：体积大，价格高。 河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂节电电机种类节电电机种类双功率电机双功率电机 原理及优点：两个电机同时启动，启动后，根原理及优点：两个电机同时启动，启动后，根据负载情况自动确定大功率还是小功率段运行。据负载情况自动确定大功率还是小功率段运行。电机启动电流小，启动转矩小，启动时的电压电机启动电流小，启动转矩小，启动时的电压降小。降小。缺点：配电柜需加装集成电路控制板，使控制缺点：配电柜需加装集成电路控制板，使控制线路复杂，维修困难。线路复杂，维修困难。河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂节电电机种类节电电机种类高转差电机高转差电机 原
31、理及优点：启动转矩大、电流小，启动时原理及优点：启动转矩大、电流小，启动时的电压降较小。无功节电较明显，功率因数的电压降较小。无功节电较明显，功率因数有所提高，电机功率也有所提高。有所提高，电机功率也有所提高。缺点：转差大，电机易发热，夏天因发热电缺点：转差大，电机易发热，夏天因发热电机烧坏的较多。机烧坏的较多。河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂节电电机种类节电电机种类齿轮减速电机齿轮减速电机 原理及优点：输出转速很低，原理及优点：输出转速很低，180300转转/分，齿分，齿轮传送效率较高。在低产液量井上使用效率提高特轮传送效率较高。在低产液量井上使用效率提高特别明显，体积小重量
32、轻，价格低，电机额定功率大别明显，体积小重量轻，价格低，电机额定功率大幅下降幅下降45个功率等级。个功率等级。缺点：有机械减速部分，每年有部分的维护工作量。缺点：有机械减速部分，每年有部分的维护工作量。 河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂节电电机种类节电电机种类电磁调速电机电磁调速电机 原理及优点：一部分是普通的原理及优点：一部分是普通的Y系列电动机，系列电动机，另一部分是电磁调整部分。调速较容易。另一部分是电磁调整部分。调速较容易。缺点：体积大，重量大，成本高，电磁调缺点：体积大，重量大，成本高，电磁调整系统要多耗一部分电能。整系统要多耗一部分电能。 河南油田分公司河南油田分公
33、司第一采油厂第一采油厂节电电机种类节电电机种类磁阻电机磁阻电机 原理及优点：速度调整非常方便，比较容易原理及优点：速度调整非常方便，比较容易调整抽油机的冲次，电机本身效率高，但控调整抽油机的冲次，电机本身效率高，但控制柜、电动机合在一起测试效率不高。目前制柜、电动机合在一起测试效率不高。目前有小规模的试用。有小规模的试用。缺点：控制线路复杂，产生谐波分量较大引缺点：控制线路复杂，产生谐波分量较大引起变压器的电压波形畸变；噪声很大。起变压器的电压波形畸变；噪声很大。 河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂节电电机种类节电电机种类直线电机直线电机 原理及优点：电机的旋转运动变成了直线运动
34、，电原理及优点：电机的旋转运动变成了直线运动，电机支架取代了抽油机；电机直接拖动抽油机杆上下机支架取代了抽油机；电机直接拖动抽油机杆上下往复运动，省去了所有的减速传动设备；占地面积往复运动，省去了所有的减速传动设备；占地面积较小。较小。 缺点：电机自身效率较低，控制线路复杂，产生谐缺点：电机自身效率较低，控制线路复杂，产生谐波分量较大波分量较大,引起变压器的电压波形畸变；价格较高。引起变压器的电压波形畸变；价格较高。 河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂（2 2）应用高效电机）应用高效电机河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂永磁电机转子永磁电机转子河南油田分公司河南油田
35、分公司第一采油厂第一采油厂永磁电机端面结构示意图永磁电机端面结构示意图河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂1 1、 永磁电动机的发展过程永磁电动机的发展过程 小功率永磁电动机有20多年的历史，但大于10kW的永磁电机在抽油机上试用不超过10年。在抽油机上试用是从99年开始。到2001年在我厂已经小规模的使用。目前，已较大规模的应用。 2007年7月在胜利油田桩西采油厂验证了永磁电机在正常使用的情况下，基本不存在自然失磁。河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂2 2、 20022002年以前永磁电机存在的不足年以前永磁电机存在的不足 a. 启动电流大 b. 低载时，部分电动
36、机功率因数较低 c. 部分电动机转子温升高，出现失磁现象 d. 电动机的电压使用范围较小 e. 负载性质不稳定 f. 牵入同步转矩和失步转矩较小 g. 电动机的反电势点离散性太大河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂、 2002 2002年以后新研制的抽油机专用永磁电动机的特点年以后新研制的抽油机专用永磁电动机的特点 1 1） 启动性能指标启动性能指标 2 2） 在抽油机上使用，转子温度不高于在抽油机上使用，转子温度不高于100100； 3 3） 失步转矩应达到额定转矩的失步转矩应达到额定转矩的2.22.2倍以上。倍以上。 4 4） 额定电压为额定电压为380380V V和和1140
37、1140V V两种，可在提压两种，可在提压25%25%的冲击电压工况下进的冲击电压工况下进 行启动，行启动，6 6秒左右为额定电压运行。秒左右为额定电压运行。 5 5） 较宽的电压使用范围，较宽的电压使用范围，10%10% 6 6） 转子的温度可在现场进行测试。转子的温度可在现场进行测试。 7 7） 转子轴承可不停机加油。转子轴承可不停机加油。河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂4 4、永磁同步电机现场的工作特性、永磁同步电机现场的工作特性 启动转矩大，失步转矩应达到额定转矩的启动转矩大，失步转矩应达到额定转矩的2.22.2倍以上；倍以上； 当定子电压（供电电压）高于电机的临界反电
38、势时，电机呈现感性负载；当定子电压（供电电压）高于电机的临界反电势时，电机呈现感性负载； 当定子电压低于电机的临界反电势时，电机呈现容性负载。当定子电压低于电机的临界反电势时，电机呈现容性负载。 电机的定子电压等于或近似等于其临界反电势时，电机无功功率最小，功电机的定子电压等于或近似等于其临界反电势时，电机无功功率最小，功率因数最高。率因数最高。 负载率较低时，功率因数随外加定子电压偏离临界反电势的增大而减小负载率较低时，功率因数随外加定子电压偏离临界反电势的增大而减小. . 随负载率的增大，电压变化对功率因数的影响逐渐减弱，当负载率大于随负载率的增大，电压变化对功率因数的影响逐渐减弱，当负载
39、率大于40%40%时，电压变化对功率因数的影响很小。时，电压变化对功率因数的影响很小。 在定子电压一定时，电机的负载率越低功率因数越低。在定子电压一定时，电机的负载率越低功率因数越低。 电机空载临界反电势近似等于空载反电势，随着负载的增加临界反电势逐电机空载临界反电势近似等于空载反电势，随着负载的增加临界反电势逐渐下降，在抽油机的工况状态下下降约渐下降，在抽油机的工况状态下下降约2.5%Ue2.5%Ue。河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂5、使用永磁电动机应注意的问题 1 1、严格筛选永磁体和电机生产厂家、严格筛选永磁体和电机生产厂家，定子要有冷轧材料；磁缸由，定子要有冷轧材料；
40、磁缸由N33N33提提高到高到N35N35 2 2、适当加大永磁同步电机的轴径和轴承、适当加大永磁同步电机的轴径和轴承，且选用锥轴，如，且选用锥轴，如30KW30KW电机应电机应选用选用55KW55KW轴径轴径 3 3、正确设置空载反电势：、正确设置空载反电势：要在电机名牌上标示电机空载反电动势，如：要在电机名牌上标示电机空载反电动势，如：380V380V5V5V 4 4、合理选择配套变压器、合理选择配套变压器 5 5、确保呈容性功率因数运行、确保呈容性功率因数运行（供电电压稍低于临界反电势）（供电电压稍低于临界反电势） 6 6、严禁抽油机拖动永磁同步电机自由高速运转、严禁抽油机拖动永磁同步电
41、机自由高速运转（和电网相连时，发电电（和电网相连时，发电电压和频率不会改变，但断开电网时发电电动势会很高，可能会使电机瞬间压和频率不会改变，但断开电网时发电电动势会很高，可能会使电机瞬间脱磁而烧毁电机）。脱磁而烧毁电机）。 7 7、Y Y系列电动机和系列电动机和Y Y系列变压器不宜重复修，应买新产品更节约成本。系列变压器不宜重复修，应买新产品更节约成本。河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂 抽油机的平衡度对地面系统效率影响很抽油机的平衡度对地面系统效率影响很大，抽油机运行不平衡，会造成电动机运大，抽油机运行不平衡，会造成电动机运行电流和功率因数波动过大，甚至造成电行电流和功率因数波
42、动过大，甚至造成电动机在冲程某一阶段出现做负功现象，造动机在冲程某一阶段出现做负功现象，造成不必要的电耗。成不必要的电耗。抽油机调平衡主要有如抽油机调平衡主要有如下两种表示方法：下两种表示方法：（3 3）提高抽油机平衡度）提高抽油机平衡度河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂A A、电流法调平衡、电流法调平衡：电流法调平衡是按照：电流法调平衡是按照“上、下冲程最大电流相等上、下冲程最大电流相等”法则，相当于法则，相当于“上、下冲程中减速器曲柄的最大净扭矩相等上、下冲程中减速器曲柄的最大净扭矩相等”法则。法则。图图2-22-2是实测抽油机平衡度与能耗关系曲线，由此看出，当以是实测抽油机
43、平衡度与能耗关系曲线，由此看出，当以I I下下I I上来上来表示平衡度时，平衡度为表示平衡度时，平衡度为80%80%100%100%时能耗最低。而且欠平衡较过平衡省时能耗最低。而且欠平衡较过平衡省电。电。B B、功率法调平衡、功率法调平衡：功率法调平衡是按照：功率法调平衡是按照“上、下冲程电机作功相等上、下冲程电机作功相等”法法则，接近则，接近“均方根功率（扭矩）最小均方根功率（扭矩）最小”法则法则 。电流法调平衡，是传统的调平衡方法。但通过理论研究和测试实践，电电流法调平衡，是传统的调平衡方法。但通过理论研究和测试实践，电流平衡的抽油机并不一定能耗最低，如果以抽油机的能耗最小作为抽油机流平衡
44、的抽油机并不一定能耗最低，如果以抽油机的能耗最小作为抽油机平衡最佳的判断标准，则上、下冲程电机消耗功率应该相等，我们可以通平衡最佳的判断标准，则上、下冲程电机消耗功率应该相等，我们可以通过测得电机功率曲线，通过计算，利用功率法调平衡以达到最佳的节能效过测得电机功率曲线，通过计算，利用功率法调平衡以达到最佳的节能效果。果。河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂上面两图是双河油田上面两图是双河油田J6-805J6-805井的测试电流功率曲线图，由图可以看出，如井的测试电流功率曲线图，由图可以看出，如果从电流曲线看，该井是相当平衡的，电流平衡度果从电流曲线看，该井是相当平衡的，电流平衡度8
45、2%82%；但从功率曲线看，；但从功率曲线看，下冲程做负功，由平衡块带动电机发电，功率平衡度下冲程做负功，由平衡块带动电机发电，功率平衡度-41%-41%，是一种严重不，是一种严重不平衡的情况。平衡的情况。河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂实际上，抽油机平衡调整的最终目的有两个，一是保证抽油机安全运行，二实际上，抽油机平衡调整的最终目的有两个，一是保证抽油机安全运行，二是节能。从保证抽油机安全运行的角度看，调平衡就是要使减速箱输出扭矩是节能。从保证抽油机安全运行的角度看，调平衡就是要使减速箱输出扭矩最小。从节能角度看，就一台具体的抽油机而言，机械传动损失与电动机的最小。从节能角度
46、看，就一台具体的抽油机而言，机械传动损失与电动机的固定损耗是相对不变的，电动机的变动损耗与电流的平方成正比，要是抽油固定损耗是相对不变的，电动机的变动损耗与电流的平方成正比，要是抽油机最节能，就是要使电动机的变动损耗最小，也就是均方根电流最小、均方机最节能，就是要使电动机的变动损耗最小，也就是均方根电流最小、均方根功率最小。因此，功率法调平衡就是按照均方根功率最小的原则，通过调根功率最小。因此，功率法调平衡就是按照均方根功率最小的原则，通过调整平衡块重心的位置，使上冲程与下冲程消耗电能近似相等，达到最节能的整平衡块重心的位置，使上冲程与下冲程消耗电能近似相等，达到最节能的效果。效果。河南油田分
47、公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂 对于负功率明显的抽油机，由于电动机将电能转换成平衡块机械能的对于负功率明显的抽油机，由于电动机将电能转换成平衡块机械能的效率一般是效率一般是70%70%80%80%，平衡块机械能再带动电动机发电，效率一般也，平衡块机械能再带动电动机发电，效率一般也为为70%70%80%80%，这样电能，这样电能机械能机械能电能的总效率约为电能的总效率约为50%50%65%65%。 功率法平衡需要测试功率曲线，计算方法较为繁琐，主要通过软件实功率法平衡需要测试功率曲线，计算方法较为繁琐，主要通过软件实现，但从提高机采系统效率来说，功率法较电流调平衡误差小。它是现，但从提高
48、机采系统效率来说，功率法较电流调平衡误差小。它是今后调整抽油机平衡的主要方法。今后调整抽油机平衡的主要方法。 “电流平衡度电流平衡度”对于较高功率因数的抽油机的平衡有一定指导意义，对对于较高功率因数的抽油机的平衡有一定指导意义，对于功率因数极低及部分供液不足的抽油机井，电流平衡度没有指导意于功率因数极低及部分供液不足的抽油机井，电流平衡度没有指导意义，这时应使用功率平衡度。义，这时应使用功率平衡度。河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂2 2、提高抽油机效率：、提高抽油机效率：（1 1）推广应用高效抽油机）推广应用高效抽油机皮带抽油机皮带抽油机泵效高泵效高: :该机冲程长，冲次小，泵
49、的充满系数高。该机冲程长，冲次小，泵的充满系数高。工况好工况好: :因皮带具有吸收振动的作用，换向平稳，冲次慢，因皮带具有吸收振动的作用，换向平稳，冲次慢，所以机泵惯性载荷，动载荷小。所以机泵惯性载荷，动载荷小。节能节电节能节电: :由于该机扭矩臂仅由于该机扭矩臂仅0.46m0.46m，对抽油机扭矩要求，对抽油机扭矩要求较小，又因为匀速运动，换向时瞬间加速，平衡效果好，较小，又因为匀速运动，换向时瞬间加速，平衡效果好，所以需电机功率小，节能节电效果好。与普通游梁抽油所以需电机功率小，节能节电效果好。与普通游梁抽油机相比节电效果明显（机相比节电效果明显（1010以上），总机效率高。以上），总机效
50、率高。调整平衡方便（每块调整平衡方便（每块1515公斤），后期投入维护费用低。公斤），后期投入维护费用低。河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂2 2、提高抽油机效率：、提高抽油机效率：（1 1）推广应用高效抽油机）推广应用高效抽油机 双驴头抽油机：双驴头抽油机：同常规型抽油机结构基本一样，但同常规型抽油机结构基本一样，但将曲柄上的平衡重转到另一侧的驴将曲柄上的平衡重转到另一侧的驴头上，载荷的周期性变化小，电机头上，载荷的周期性变化小，电机匹配小，节能效果好。匹配小，节能效果好。河南油田分公司河南油田分公司第一采油厂第一采油厂（2 2）强化抽油机保养，降低机械摩擦损耗）强化抽油机保养
