盤式永磁同步電機在游梁式抽油機上的應(yīng)用

葛利俊，于紅業(yè)，徐 浩

（渤海石油裝備（天津）新世紀(jì)機械制造有限公司，天津 300280）

0 引言

油田80%以上油井的采油方式，是通過傳統(tǒng)游梁式抽油機進(jìn)行開采，驅(qū)動結(jié)構(gòu)是電機+減速箱+皮帶輪+皮帶+防護(hù)罩的方式。首先，皮帶+減速箱傳動效率在抽油機的系統(tǒng)效率計算中通常作為常數(shù)，但是抽油機負(fù)載是交變載荷，皮帶傳動效率實時變化。同時在抽油機實際運行過程中，皮帶長時間磨損和皮帶輪包角的破壞，引起皮帶打滑和損壞，很大程度上降低了抽油機的系統(tǒng)效率。其次，長時間使用的皮帶和皮帶輪需定期更換，每年需要耗費大量的人力和物力，給油田生產(chǎn)運行帶來不少安全隱患。針對游梁式抽油機開采中的以上問題，研究開發(fā)了盤式同步永磁電機，該電機直接驅(qū)動減速器輸入軸，提高了采油效率，減少了維護(hù)費用，降低了維護(hù)過程中的安全隱患。

1 盤式永磁同步電機

1.1 盤式永磁同步電機結(jié)構(gòu)

盤式同步永磁電機安裝在游梁式抽油機減速箱輸入軸上，因此電機中心高根據(jù)游梁式抽油機減速箱輸入軸距離底座的高度設(shè)計。針對抽油機型號的不同，配置的減速箱也不相同，設(shè)計的電機機座的厚度也就有所不同，軸采用空心結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)現(xiàn)場的需求，設(shè)計3 種型號的盤式同步永磁電機，外形尺寸見表1。

表1 電機外形尺寸

1.2 電機與游梁式抽油機連接方式（圖1）

盤式永磁同步電機與游梁式抽油機減速箱輸入軸，通過聯(lián)軸器與減速箱相連，聯(lián)軸器的特殊結(jié)構(gòu)可緩沖游梁式抽油機運行時的振動，避免了對電機軸承帶來的損壞，及減速箱輸入軸的竄動；采用直驅(qū)方式取消皮帶傳動裝置，提高了系統(tǒng)傳動效率，不用定期更換皮帶，大大降低了工人勞動強度，杜絕了因更換皮帶造成的安全隱患。

2 盤式同步永磁電機主要技術(shù)參數(shù)

圖1 電機與抽油機減速箱連接方式

額定功率37 kW，額定電壓380 V，調(diào)速范圍30～140 r/min，效率93.6%，功率因數(shù)0.95，額定扭矩2524 N·m，溫升80 k，防護(hù)等級IP54，工作制S1，海拔高度≤1000 m，安裝方式B3，機座號600 mm。

3 現(xiàn)場試驗使用情況及效果

（1）盤式永磁同步電機在華北油田束6-3X 抽油機井上（圖2），進(jìn)行現(xiàn)場對比檢測，檢測過程選擇抽油機井。使用原電機、配電柜和使用盤式永磁同步電機、變頻控制柜在相同工況下各自運行，通過對2 個工況的檢測數(shù)據(jù)對比，根據(jù)檢測時間內(nèi)抽油機井噸液百米耗電量的變化情況，評價該設(shè)備應(yīng)用于抽油機井上的節(jié)能效果。

圖2 現(xiàn)場應(yīng)用情況

（2）監(jiān)測依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。SY/T 6422《石油企業(yè)用節(jié)能產(chǎn)品節(jié)能效果測定》。

（3）使用儀器儀表見表2，檢測用儀器儀表均在有效檢定（校驗）周期內(nèi)。

表2 使用儀器儀表

（4）監(jiān)測結(jié)果見表3。

表3 監(jiān)測結(jié)果

（5）分析與評價。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的對比分析，盤式永磁同步電機應(yīng)用于較低產(chǎn)液量單井時，節(jié)電效果較好。它能夠根據(jù)用戶要求調(diào)節(jié)、控制抽油機運行沖次，使抽油機始終工作在一個較為合理的沖次下，從而達(dá)到節(jié)約電能、提高效率的目的。

4 結(jié)束語

（1）游梁式抽油機采用盤式永磁同步電機進(jìn)行驅(qū)動，電機效率和功率因數(shù)大大提高，綜合節(jié)電率可達(dá)6%～10%。

（2）采用特殊空心軸設(shè)計，取消皮帶傳動，減少傳動鏈，提高了系統(tǒng)效率，降低了運行噪聲。

（3）取消了皮帶傳動，不用定期更換皮帶，大大降低了工人勞動強度，杜絕了因更換皮帶造成的安全隱患。

（4）針對油井工況，盤式永磁同步電機應(yīng)用在游梁式抽油機上雖然取得了一定效果，但與抽油機系統(tǒng)整體配合上，還有技術(shù)提升空間。