抽油机用节能电机测试评价方法中存在问题及发展思路

郑贵（大庆油田有限责任公司采油工程研究院）

抽油机用节能电机测试评价方法中存在问题及发展思路

郑贵（大庆油田有限责任公司采油工程研究院）

抽油机用节能电动机的测试评价工作主要是采用与常规基准电动机进行对比测试，计算不同载荷下的节电率来对其节能效果进行分析评价。大庆油田采油工程研究院基于大量的试验数据和测试经验，对目前的测试评价方法中存在的问题进行了详细分析，针对负功耗电量计算方法、选取评价指标、变频技术及节能产品组合应用效果方面存在的问题，提出了新的发展思路，对各油田开展节能电动机测试评价工作具有一定的促进作用。

抽油机 节能电动机 测试评价 问题 发展思路

目前，抽油机用节能电动机的测试主要采用对比测试方法，即选用常规抽油机为参照机，录取节能电动机的各项测试参数与基准电动机作对比，通过计算其节电率来对其节能效果进行分析评价。近年来，社会及油田各部门陆续研制和推广了一批抽油机用节能电动机，包括永磁同步电动机、超高转差电动机、双速双功率电动机、双定子电动机及变频电动机等很多种类。目前均采用统一的测试方法和同一标准进行分析评价，但是对于不同类型的节能电动机在录取和计算测试数据及选取评价指标过程中，均存在一些问题，引起很大争议。大庆油田采油工程研究院基于大量的试验数据和测试经验，对目前的测试评价方法中存在的问题进行了详细分析，提出了一些新的发展思路，希望能对各油田开展节能电动机测试评价工作起到一定的促进作用。

1 存在问题及发展思路

1.1 负功耗电量测试评价中存在的问题

石油行业推荐标准SY/T5264——2006《油田生产系统能耗测试和计算方法》规定，在计算输入功率时，要减掉负功耗电量，大庆油田对节能产品进行评价时节电率的计算方法执行该标准。但是对负功耗电量是否完全反馈回电网或被其他用电设备所利用一直存在争议，因此，对其进行了测试。

1.1.1 负功耗电量反馈回电网情况测试

分别对电动机端和变压器上端进行了测试，详细数据见表1。

表1 电动机端和变压器端负功测试数据对比

变压器上端测试数据说明，负功可以返回到变压器上端电网上，但返回比例非常小，绝大部分都损耗掉了。

1.1.2 负功耗电量被其他用电设备利用情况测试

同时启动1台变压器下的抽油机和作业机，采用3套电参数测试仪，在分线路和总线路上同时测试（图1）。

图1 用电设备的负功耗电量测试简图

从表2中数据可以看出，作业机和抽油机同时运转，总线测量的负功耗电量减少0.415kWh，有功耗电量减少了0.242kWh，有功和负功耗电量均有所减少，所以有一部分被作业机所利用。

表2 负功耗电量利用情况测试数据

1.1.3 负功耗电量测试方法的发展思路

从上述测试数据中可以看出，在测试评价中计算有功节电率时将负功耗电量全部减去是不合理的。从表1中数据可以看出，负功耗电量并没有全部反馈回电网；只有极少的一部分反馈回电网。从表2数据可以看出，当同一台变压器下有其他用电设备时，负功耗电量将被利用一部分。

针对大庆油田实际情况，大部分都是1台变压器带1口抽油机井，所发出的电量基本都被损耗掉了，已无法被电网上其他用电设备所利用。发电量无法被电网有效利用，在评价节能产品效果时就不应该考虑负功耗电量。

针对1台变压器带多口抽油机井或者有其他用电设备时，测试时应该在变压器和抽油机之间线路上加装1个用电器，分别在变压器、抽油机和用电器的输出端进行测试。测试出负功中被用电器所利用的部分，计算时将这部分耗电量从有功耗电量中减去。

1.2 选取节能电动机测试评价指标中存在的问题

1.2.1 选取测试指标时存在的问题

目前节能电动机测试评价方法中，只对综合节电率进行评价。由于节能电动机的测试均为委托测试，厂家送样，为了提高节电率，有些厂家在测试时停止风扇的转动，因此，有必要对节能电动机的质量及性能指标进行测试，在测试节电率之前必须保证节能电动机的质量以及保证其运行状态能够满足现场需要。电动机质量及性能指标应按照GB/T 1032—2005《三相异步电动机试验方法》进行测试。

1.2.2 选取评价指标时存在的问题

目前对节能电动机最终出具的评价指标为平均综合节电率。然而，分析详细数据会发现，有些电动机只在轻负荷时节电率十分明显，在重负荷时并不节电，但平均综合节电率却很高，因此只用一个平均综合节电率作为最终评价指标并不合理。应该分别给出轻负荷综合节电率、中负荷综合节电率、重负荷综合节电率作为综合评价指标，这样现场可以根据实际需要来选择最适合本区块的节能电动机。

2 变频技术的应用及测试评价

2.1 变频技术存在的应用问题

由于变频器采用的电路结构是“整流器—电容器/电感器—逆变器”，无论是整流器或是逆变器都具有非线性特性，会产生高次谐波。变频器产生的高次谐波通过传导、电磁辐射和感应耦合3种方式对电源及邻近用电设备产生谐波污染。

这种高次谐波会使输入电源的电压波形和电流波形发生畸变。如果不采取有效抑制措施，会导致如下问题[1]：

◇恶化电网质量指标，引起供电电压波动和闪变，降低电网的可靠性，增加电网损失，缩短电气设备的寿命；

◇电流谐波会使变压器的铜损增加，电压谐波将增加铁损；

◇使电气设备（如电动机、电容器、变压器等）使用不正常，产生发热损耗、机械震动、噪音、输出功率损耗等；

◇使测量和计量仪器、仪表、自动装置、计算机系统，以及许多用电设备运转不正常，影响设备测量精度，出现误动作或误差；

◇干扰通信系统，降低信号的传输质量，破坏信号的正常传递，甚至损坏通信设备。

2.2 变频电动机测试评价方法新思路

目前对变频节能电动机的评价依然采用常规评价方法，节电效果比其他类型的节能电动机要好，但是变频节能电动机在油田现场的应用数量并不是很多，主要是因为其产生的高次谐波对电网的污染严重，因此，在测试评价时应该对其产生的高次谐波进行严格控制。

在对变频电动机进行测试时，应利用电网质量分析仪在电动机输出端和变压器上端（电网端）进行测试。根据标准GB/T14549—1993《电能质量公用电网谐波》中对谐波的要求进行规范，电压谐波总畸变率应小于5.0%。

高次谐波抑制措施：

◇在变频器交流输入侧设置交流电抗器增大整流阻抗，使整流重叠角增大，减小高次谐波；

◇在电力回路中并联使用交流滤波器，将来自变频器的高次谐波分量与电源系统分流；

◇对于装设多台变频器的场合，分别配置专用的变压器，利用输入变压器相位错开的方法抑制高次谐波。

3 节能电动机、控制柜和变压器组合测试的发展思路

目前测试方法主要是针对单个节能产品进行测试，节能电动机、控制柜、变压器都是分开进行测试。单个节能产品测试时，其他配套设备都是实验系统中配备的基准设备，而在油田现场应用中，可能是节能电动机、节能控制柜、节能变压器等节能产品的各种组合使用，组合使用后的节能效果是否是单个节能产品节能效果的算术叠加，均是油田各部门关心的问题。

组合测试的发展思路：

1）对节能电动机等产品进行测试时，可以根据现场应用的变压器情况，带变压器进行测试，在变压器的上端进行测试，避免小功率的节能电动机引起变压器容量的浪费。

2）节能电动机和节能控制柜单独测试后，可以进行叠加测试，分析叠加后节能效果是否更好；特别是变频控制柜和变频节能电动机的组合使用，是否对高次谐波产生影响。

3）在今后的检测工作中，可以针对两种或者几种节能产品的叠加使用进行测试，分析叠加后的节能效果。

4 结束语

“节能降耗，持续发展”在稳产4000×104t的高科技新会战中具有极其重要的意义，节能产品的应用成为必然的研究和发展趋势。节能产品的种类越来越多，而这些节能产品的节能效果如何便成了研究的重点，对节能产品的测试评价工作刻不容缓。因此，如何保证测试评价工作的科学性、合理性、可靠性也成为质检机构今后工作的一个重要发展方向。

[1]詹建北.变频技术的发展及现状[J].广东科技,2003 (7):66.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.010.014

2012-06-20)

郑贵，高级工程师，1988年毕业于大庆石油学院，从事采油工程产品质量监督检验工作，E-mail：zhenggui@petrochina. com.cn，地址：黑龙江省大庆市让胡路区西宾路9号采油工程研究院，163453。