電動(dòng)機(jī)降額節(jié)能試驗(yàn)對(duì)比研究

羅武（大慶油田鉆探工程公司）

隨著我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，國(guó)家“十二五規(guī)劃”提出了節(jié)能減排、綠色低碳的目標(biāo)。油田作為耗電大戶，有必要也有責(zé)任對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造。大慶油田每年耗電99×108kWh 之多，其中機(jī)采井耗電33×108kWh，占總能耗的1/3，而且飽受詬病的“大馬拉小車”依然存在。因此選用37 kW 和22 kW 電動(dòng)機(jī)為常規(guī)游梁式抽油機(jī)的拖動(dòng)動(dòng)力源，并分別測(cè)試了電參數(shù)、減速箱扭矩和懸點(diǎn)動(dòng)力參數(shù)，經(jīng)過(guò)對(duì)試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比分析后發(fā)現(xiàn)：更換小功率22 kW電動(dòng)機(jī)以后能夠達(dá)到節(jié)能降耗的效果[1]。

1 試驗(yàn)方法及方案

試驗(yàn)選在模擬試驗(yàn)井上進(jìn)行，基本試驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)表1。電參數(shù)采用6139 電參數(shù)綜合測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，減速箱扭矩用扭矩測(cè)試儀測(cè)試，懸點(diǎn)功圖用千里馬示功圖儀器測(cè)試，數(shù)據(jù)后處理及圖形繪制使用ORIGIN8.0軟件和EXCEL軟件進(jìn)行[2,3]。

表1 CYJ10-3-37HB型抽油機(jī)與電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)參數(shù)

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

由圖1 可以看出：22 kW 電動(dòng)機(jī)的功率曲線相對(duì)37 kW電動(dòng)機(jī)時(shí)的波動(dòng)更平緩，峰值功率也有較小的降低。圖2中的兩條轉(zhuǎn)差率曲線由電動(dòng)機(jī)工作特性試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試獲得。圖2表示的兩條轉(zhuǎn)差率曲線表明22 kW 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率明顯比37 kW 電動(dòng)機(jī)的大，較大的轉(zhuǎn)差率可以有效改善功率曲線的高頻波動(dòng)扭矩，降低峰值扭矩，說(shuō)明較大轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)具有平穩(wěn)功率作用。

圖1 更換電動(dòng)機(jī)前后輸入功率曲線對(duì)比

圖2 三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率曲線對(duì)比

從懸點(diǎn)示功圖（圖3）對(duì)比來(lái)看，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率對(duì)懸點(diǎn)功圖和峰值載荷也有一定的影響。從整體上看，22 kW電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的懸點(diǎn)功圖載荷的波動(dòng)明顯平緩許多，這是由于抽油機(jī)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響，懸點(diǎn)最大峰值載荷也有0.35%的降低，最小載荷降低率達(dá)到5.17%。說(shuō)明較大轉(zhuǎn)差率的22 kW電動(dòng)機(jī)具有降低懸點(diǎn)載荷的作用。

圖3 更換電動(dòng)機(jī)前后懸點(diǎn)示功圖對(duì)比

表2表示更換電動(dòng)機(jī)前后的電參數(shù)與懸點(diǎn)載荷測(cè)試數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)測(cè)試計(jì)算后發(fā)現(xiàn)更換到22 kW電動(dòng)機(jī)后，有功功率降低了8.72%，無(wú)功功率降低了25.69%，視在功率降低了17.29，功率因數(shù)提高了26.32，最大懸點(diǎn)載荷降低了0.35%，最小載荷降低了5.17%，綜合節(jié)電率達(dá)到9.68%，裝機(jī)功率降低40.54%。說(shuō)明更換小功率電動(dòng)機(jī)后各項(xiàng)電參數(shù)和載荷參數(shù)都有不同程度的改良。

表2 更換拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)前后測(cè)試參數(shù)對(duì)比（沖速6 min-1）

圖4 和圖5 分別表示使用37 kW 和22 kW 電動(dòng)機(jī)時(shí)的瞬時(shí)啟動(dòng)功率曲線和電流曲線。兩者的啟動(dòng)時(shí)間基本相同，37 kW電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)功率67.49 kW，22 kW電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)功率63.85 kW，降低了3.64 kW，啟動(dòng)峰值電流由336.41 A 降低到271.13 A，降低了65.28 A。說(shuō)明更換小功率22 kW后，啟動(dòng)電流和啟動(dòng)功率都有降低，特別是啟動(dòng)電流降低了19.4%。說(shuō)明22 kW電動(dòng)機(jī)具有降低啟動(dòng)慣性沖擊的效果。

圖4 更換電動(dòng)機(jī)前后啟動(dòng)功率對(duì)比（沖速6 min-1）

圖5 更換電動(dòng)機(jī)前后啟動(dòng)電流對(duì)比（沖速6 min-1）

3 結(jié)論

為改善“大馬拉小車”的高耗能拖動(dòng)方式，合理降低拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的額定功率，有效改善游梁式抽油機(jī)的工作特性[4]。在試驗(yàn)條件下，電動(dòng)機(jī)額定功率從37 kW降低到22 kW后。測(cè)試結(jié)果表明：有功功率降低了8.72%，無(wú)功功率降低了25.69%，功率因數(shù)提高了26.32；并且減弱了懸點(diǎn)振動(dòng)載荷與功率曲線的波動(dòng)率，同時(shí)降低了抽油機(jī)啟動(dòng)慣性對(duì)電動(dòng)機(jī)的沖擊。

[1]龐艷華,劉福剛,楊孝君,等.游梁式抽油機(jī)用電動(dòng)機(jī)的節(jié)電措施[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械,2004,33（B08）:79-81.

[2]孫珀,馮靜.抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)節(jié)能改造[J].新疆石油天然氣,2006(3):91-106.

[3]白連平,張順增,邵保林,等.抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法研究[J].石油機(jī)械,2007(4):64-66.

[4]白連平,馬文忠,楊艷,等.關(guān)于游梁式抽油機(jī)用電動(dòng)機(jī)節(jié)能的討論[J].石油機(jī)械,1999,27(3):45-48.