提高抽油机井电机功率因数的措施与效果

姚绪庆

摘 要 本文分析了影响抽油机井异步电动机功率因数的因素，阐述了提高电机功率因数降低耗电的方式及效果，对今年进一步提高抽油机井异步电动机功率因数，实现节电降耗有一定指导意义。

关键词 抽油机 电机功率因数 影响因素 措施 效果

中图分类号：TE08 文献标识码：A

1影响抽油机井异步电动机功率因数的因素

1.1影响因素

目前抽油机井的电动机大部分还是三相异步电动机。异步电动机转子与定子间的气隙是决定异步电动机需要耗用较多无用功的主要因素，而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成。所以要改善异步电动机的功率因数就要尽量避免电动机的空载运行，并尽可能提高其负载率，同时利用科技进步降低空载时的无用功率。

1.2异步电动机功率因数和负载率的关系

在现场测试中，统计了电机负载率与功率因数关系表（表1）。

从电机的负载率和功率因数的关系可以看出三相异步电动机的负载率越高，功率因数越大。提高电动机的负载率是提高功率因数的主要手段。

2提高抽油机井电机功率因数的措施及效果

2.1合理选用电动机的功率，提高功率因数和效率

电机“在大马拉小车”、轻载和空载等运行状态，均会造成电动机功率因数偏低，耗用无用功比例增大，电能损失增加。因此，合理选择电动机容量，使之与机械负载功率相匹配，提高电动机的负载率，是改善其功因数的主要方法之一。当电动机处于最佳负载率状态下运行时，其效率最高，功率因数最大。目前，我们现场使用的抽油机中，游量式抽油机占90%以上，造成电机功率偏大的主要原因是游量式抽油机的启动电流大，抽油机运行过程中电机的负荷差异大。

2.2优化抽油机井的工作制度

在保证合理沉没度的前提下，合理选择泵径泵深和抽油机的冲程和冲数。第一，优化泵径和泵深参数，降低抽油机驴头的悬点载荷。第二，优化抽油机的冲程和冲数，降低电机的输出扭矩。电机的负荷降低有利于匹配较低的电机功率，提高电机的负载率，达到功率因数提高的目的。电机的输出功率是扭矩和角速度的积。实际生产中选择合理的冲程和冲数以选择电机的匹配功率最小和耗电量最低为原则。根据泵径的适宜深度和油井的供液能力，供液好的油井尽可能的加大泵径上提泵挂；供液差的井选择小泵深抽，一定要选择合适的冲数，目前的技术和设备已能满足生产的需要，且不可采用大冲数。泵径和泵深的选择是关键，是抽油机冲程和冲数选择的基础，因此油井作业时，要确定合理的工作制度，为电机功率的降低创造条件。

2.3实现电机的低载启动，降低电机的匹配功率

抽油机井匹配电机功率较大的主要原因是抽油机电机带载启动和负荷的不均匀性，造成大马拉小车的现象，这是功率因数偏低的主要原因。实现电机的低载启动，是提高电机负载率的有效途径。目前实际生产中有变频启动，减速器减速启动和通过离合器启动。2012年应用较成功的是变频启动和减速器减速启动，降低了电机的匹配功率。特别是通过变频技术的应用，取得了较好的效果。减速器减速启动，应用较成功的是低冲数电机的使用，通过减速器将电机的输出转速减低，达到降低匹配功率的目的，提高電机的负载率（表2）。

2.4使用和推广永磁电机

永磁电机与普通三相异步电动机相比，不需要无功励磁电流，可以显著提高功率因素。通过减少定子电流和定子电阻损耗，电机效率提高2-8%。永磁电机在25-120%额定负荷范围内，均可保持较高的效率和功率因素。高效高起动转矩同步电机比普通感应电机的起动扭矩大50-100%。可以代替大一号电机座号，节电率在20%左右。2012年10月份试验5口井，功率因素提高0.42，系统效率提高4.4%。在实际使用中，电机的功率降低一个等级，功率因素普遍较高。

2.5在低压供配电系统中装设电容器无功补偿装置

为保证降低电网中的无功功率，提高功率因数，保证有功功率的充分利用，提系统的供电效率和电压质量，减少线路损耗，降低配电线路的成本，节约电能，通常在低压供配电系统中装设电容器无功补偿装置。根据电容器在供电系统中的装设位置，可分为高压集中补偿、低压成组补偿和低压分散补偿三种方式。我们目前都在自控箱内安装电容器，和电机的三相电源并联，起到提高功率因数的目的。

3几点结论

（1）严格控制电动机功率，提高设备负载率，达到合理运行

（2）抽油机井采用合理的工作制度，是降低电机匹配功率，提高功率因数的关键。

（3）推广永磁电机的使用，降低匹配功率和提高功率因数。

（4）电机的低载启动，其中包括使用变频柜和低冲数电机，解决了“大马拉小车”的问题。

参考文献

[1] 张庆新，王凤翔.异步电机的功率因数检测及其控制[J].电工技术杂志，2001（10）.