永磁复合电动机在游梁式抽油机上的应用

2015-10-31兰海涛青海油田节能监测中心青海油田管道输油处

石油石化节能 2015年11期

邢　台　兰海涛　彭　婷（.青海油田节能监测中心；.青海油田管道输油处）

永磁复合电动机在游梁式抽油机上的应用

邢台1兰海涛1彭婷2（1.青海油田节能监测中心；2.青海油田管道输油处）

游梁式抽油机是油田使用数量较多的一种抽油机。为了有效降低机采系统能耗，在青海油田公司英东油田、乌南油田的游梁式抽油机上试验应用了直驱永磁复合电动机。根据现场测试的分析结果，使用该型电动机后吨液百米有功耗电平均降低0.41 kWh，功率因数平均提高了0.11，综合节电率平均达到25.69%，节能效果显著。

抽油机直驱永磁复合电动机

游梁式抽油机作为往复式有杆泵最关键的地面设备，以其耐用、运行可靠等特点，长期以来都是各油田首选的抽油设备，目前仍是国内外油田大量采用的主要机型。近年来，各种新型抽油机不断涌现，虽然有替代的产品，面对游梁式抽油机在油田已形成较大占有率，要进行全面的替代和升级，不仅面临经济上的压力，也要受到管理使用习惯和维护维修等方面的考虑。

随着新技术的发展和油田开发的进一步深入，游梁式抽油机的诸多缺点成为制约该型持续进步和发展的重要因素。利用国内最新研制成功的永磁复合低速大扭矩电动机替代皮带和减速箱进行游梁式抽油机直驱技术改造，成为了兼顾油田现状、突破性改进的一款新型抽油机革新技术。

1　永磁复合电动机

永磁复合电动机的基本原理：利用磁场调制的原理把旋转磁场调制成低速旋转磁场，实现低速大扭矩输出，转矩密度达到80～120 kNm/m3，其特点是低转速、大扭矩，其CZXB560-510-8型电动机，额定功率为23 kW，调速范围1～6 r/min，额定输出转矩达到37 000 Nm。此外作为永磁电动机，额定效率超过90%，25%以上负载转速范围内平均效率达到85%；额定功率因数超过0.95，25%以上负载转速范围内平均功率因数达到0.90以上。此外还有低噪声、低温升、免维护及自保护突出功能特点。

2　改造原理

由于该型电动机结构紧凑，其体积不超过同转矩规格的抽油机减速箱，可以直接在传统的游梁式抽油机的基础上进行改造。电动机的双向输出轴和安装底座尺寸全部按照37 Nm减速箱的输出轴尺寸和底座尺寸进行设计制造。将抽油机原有的电动机皮带机减速箱全部去掉，将该型电动机安装在减速箱底座之上，将电动机输出轴直接连接到四连杆的曲柄之上。该型电动机利用变频调速，根据该机改造之前的冲速，调节电动机转速，达到匹配冲速。

3　改造效果

青海油田结合现场实际，在油田两个区块的4口10型游梁式抽油机上实施了改造试验。改造前后4口油井产液量和含水基本稳定，未进行检泵作业。理论上抽油机常规皮带传动效率为94%，减速箱传动效率为90%［1］，通过电动机直接驱动，传动效率可以提高15.4%。假设节电量呈线性变化，理论节电量可以超过15%。实测改造前后数据见表1、表2。

目前，该技术已在青海油田两个区块的4口低产井上获得成功应用。青海油田总机械厂已与该技术单位合作，生产该类抽油机，直驱抽油机在高产井上的使用效果和节能效果有待于进一步试验评价。