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1、 抽油機(jī)電機(jī)故障診斷分析與優(yōu)化匹配對(duì)策 范曉華+王貴斌+夏方禮(1郝現(xiàn)采油管理區(qū)河111采油站 山東東營 257000 2 現(xiàn)河采油廠草西采油管理區(qū)維修二站 山東東營 257000 3 現(xiàn)河采油廠現(xiàn)河莊采油管理區(qū)維修二站 山東東營 257000)摘 要: 目前油田常用的三相異步電動(dòng)機(jī),抽油機(jī)使用的電動(dòng)機(jī)工作載荷是帶沖擊的周期性交變載荷,與按恒定載荷設(shè)計(jì)制造的通用電動(dòng)機(jī)的工作特征不匹配。通用電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特征是硬特征,在運(yùn)行過程中其轉(zhuǎn)速隨載荷變化不大,而抽油機(jī)的交變載荷增加了電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)損耗,再加上選擇的抽油機(jī)與實(shí)際需要不匹配,降低了整機(jī)的地面效
2、率。分析抽油機(jī)的用電特征,根據(jù)每臺(tái)抽油機(jī)具體的“癥結(jié)”所在,綜合考慮制定出相應(yīng)的節(jié)電措施,實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。關(guān)鍵詞: 抽油機(jī);電機(jī)使用;維護(hù);故障診斷;轉(zhuǎn)子與定子;匹配對(duì)策電機(jī)是能量轉(zhuǎn)換與動(dòng)能傳遞的直接執(zhí)行者,電機(jī)使用、維護(hù)、故障診斷、修復(fù)的重要性被提出和重視。近年來,設(shè)備故障診斷技術(shù)發(fā)展及所帶來的間接效益使得人們?cè)絹碓街匾暪收显\斷技術(shù),電機(jī)故障診斷技術(shù)延長了設(shè)備的使用壽命。當(dāng)通電后電機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng),但無異響,也無異味和冒煙,可能是電源未通或者是熔斷器熔絲熔斷,應(yīng)立即檢查電源開關(guān)回路、熔絲、接線盒處是否有斷點(diǎn)。如果熔絲熔斷,應(yīng)立即查明原因并更換熔絲;也有可能是電機(jī)已經(jīng)損壞,那就需馬上檢查電機(jī)并修復(fù)。
3、電機(jī)啟動(dòng)后過熱,甚至冒煙時(shí),可能是電源電壓過高,使鐵芯發(fā)熱大大增加,也可能是電源電壓過低,電機(jī)又帶額定負(fù)載運(yùn)行,電流過大使繞組發(fā)熱,還有定子、轉(zhuǎn)子鐵心碰擦,電機(jī)過載或頻繁起動(dòng)導(dǎo)致的發(fā)熱,環(huán)境溫度高,電機(jī)表面污垢多,或通風(fēng)道堵塞,籠形轉(zhuǎn)子斷條,定子繞組故障,電機(jī)風(fēng)扇故障,通風(fēng)不良等等原因都會(huì)引起電機(jī)的過熱或冒煙,從而影響電機(jī)的壽命,應(yīng)馬上降低電源電壓;若是電機(jī)y、接法錯(cuò)誤引起,則應(yīng)改正接法,提高電源電壓或換相供電導(dǎo)線,來消除電機(jī)的過熱現(xiàn)象,還需要消除擦點(diǎn),減載,按規(guī)定次數(shù)控制起動(dòng)。檢查并消除轉(zhuǎn)子及定子繞組故障,也是預(yù)防和消除電機(jī)過熱和冒煙的辦法。平時(shí)要經(jīng)常清洗電機(jī)通風(fēng)道,改善環(huán)境溫度,采用降溫措
4、施,檢查并修復(fù)風(fēng)扇,不在過熱的環(huán)境下使用電機(jī),可大大的預(yù)防電機(jī)的過熱現(xiàn)象。1 電機(jī)帶動(dòng)抽油機(jī)存在問題1.1發(fā)電現(xiàn)象現(xiàn)有的節(jié)電措施大都是針對(duì)電機(jī)低負(fù)荷率下效率低和功率因數(shù)低造成的電能浪費(fèi)的情況,而抽油機(jī)浪費(fèi)電能的另一個(gè)重要原因是抽油機(jī)拖動(dòng)電機(jī)發(fā)電,有實(shí)驗(yàn)證明:目前使用的各種類型的電動(dòng)機(jī)都多少存在這種情況。由于抽油機(jī)負(fù)載波動(dòng)很大,在抽油機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)出現(xiàn)抽油機(jī)減速箱輸入軸的運(yùn)轉(zhuǎn)速度大于電機(jī)對(duì)它的驅(qū)動(dòng)速度的情況,這時(shí),抽油機(jī)就拖動(dòng)電機(jī)發(fā)電,其發(fā)的電不會(huì)完全與電網(wǎng)同步和存在線路損耗,可以肯定電機(jī)發(fā)的電不能完全被電網(wǎng)利用。在整個(gè)電能機(jī)械能電能的轉(zhuǎn)換過程中能有很大的一部分能量被浪費(fèi)掉。1.2電動(dòng)機(jī)負(fù)載低
5、為保證抽油機(jī)的啟動(dòng)要求和在運(yùn)行時(shí)有足夠的過載能力,通常所配的電動(dòng)機(jī)裝機(jī)功率較大,而電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)都是輕載運(yùn)行,造成抽油機(jī)負(fù)載率低,與電動(dòng)機(jī)不匹配,形成“大馬拉小車”的生產(chǎn)狀況,使線路、變壓器、電動(dòng)機(jī)的功率損耗增大;電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率取決于負(fù)載率,輕載時(shí)電動(dòng)機(jī)的效率很低,當(dāng)負(fù)載增加到一定值時(shí),變化則很小,有實(shí)驗(yàn)證明:負(fù)載率0.4時(shí),效率的變化不大,負(fù)載率>0.7時(shí),效率最高。當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷很低時(shí),電動(dòng)機(jī)仍要從電網(wǎng)吸取較大的無功功率,從而降低了功率因數(shù),這就是目前電機(jī)功率因數(shù)低的主要原因。1.3平衡率低現(xiàn)場使用的抽油機(jī)平衡率低,嚴(yán)重的不平衡造成電力的浪費(fèi),造成多數(shù)電動(dòng)機(jī)電流變化不均勻,使電動(dòng)機(jī)
6、內(nèi)耗大大增加,影響整個(gè)抽汲系統(tǒng)的效率。2 抽油機(jī)節(jié)能應(yīng)用常規(guī)型游梁式抽油機(jī)工作特點(diǎn)是承受交變載荷,懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度和加速度的變化使載荷極不均勻,工作能耗偏高,不平衡現(xiàn)象普遍存在,地面系統(tǒng)效率偏低,用電多。異向型游梁式抽油機(jī)具有峰值扭矩低、所需電動(dòng)機(jī)功率低等特點(diǎn),運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)平衡效果較好。在相同的情況下,其系統(tǒng)效率比常規(guī)型高2.5-4%。前置式游梁抽油機(jī)具有平衡效果好、光桿最大載荷小、節(jié)能效果好等特點(diǎn)。其缺點(diǎn)是懸點(diǎn)載荷低于額定懸點(diǎn)載荷,造成抽油機(jī)資源的浪費(fèi),工作時(shí)前沖力大,影響機(jī)架的穩(wěn)定性,使它的應(yīng)用受到制約。現(xiàn)場應(yīng)用的節(jié)能電動(dòng)機(jī)主要有:變級(jí)調(diào)速、電磁調(diào)速電機(jī)(滑差電機(jī))、變頻調(diào)速、高轉(zhuǎn)差率電機(jī)、永磁同步
7、電機(jī)、雙功率電機(jī)幾種,下面對(duì)它們的特性和現(xiàn)場應(yīng)用情況做一簡單陳述。變頻調(diào)速可以低速輕載啟動(dòng),抽油機(jī)沖次及上下沖程的速比可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)節(jié),可以根據(jù)油井井況進(jìn)行抽空控制,自動(dòng)調(diào)節(jié)抽汲參數(shù),有電流保護(hù)、過電壓保護(hù)等作用,但由于價(jià)格昂貴和維修不方便等的原因,在現(xiàn)場應(yīng)用極少?;铍姍C(jī)可實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速,電機(jī)轉(zhuǎn)軸與負(fù)載之間為軟特征連接,可以平滑啟動(dòng),但低速時(shí)損耗大、效率低,由于應(yīng)用調(diào)速電機(jī)的油井多為供液能力差、需實(shí)現(xiàn)低沖次運(yùn)行的油井,此種電機(jī)在現(xiàn)場應(yīng)用不廣泛。高轉(zhuǎn)差率電機(jī)具有較高的轉(zhuǎn)差率和軟的機(jī)械特征,較高的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和較小的堵轉(zhuǎn)電流,較高的效率、功率因數(shù),適用于轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)矩較大和不均勻沖擊載荷,特別是抽油機(jī)用沖
8、擊載荷。3 電機(jī)增效對(duì)策可以根據(jù)每一臺(tái)抽油機(jī)具體的“癥結(jié)”所在,綜合考慮制定出相應(yīng)的節(jié)電措施,實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,下面提幾點(diǎn)措施:(1)提高電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率。電機(jī)低負(fù)荷率下的效率低和功率因數(shù)低是抽油機(jī)浪費(fèi)電能的原因之一,電動(dòng)機(jī)負(fù)載率提到7-12%,則系統(tǒng)效率可提高2-4%,當(dāng)電機(jī)負(fù)載率低于25%時(shí),應(yīng)考慮奉還一個(gè)低容量級(jí)別的電動(dòng)機(jī)。(2)油井參數(shù)優(yōu)化。針對(duì)供液不足井泵效低,耗電量大的現(xiàn)狀,采取低速電機(jī)和變頻器手段進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化,達(dá)到節(jié)電的目的。(3)合理選用抽油機(jī)機(jī)型,充分發(fā)揮抽油機(jī)潛力。抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷狀況是影響抽油機(jī)能耗的主要因素,其理想載荷率為80%左右。由于油井井況多變,因此需要經(jīng)常調(diào)節(jié)
9、平衡,另外的原因是,平衡度好的抽油機(jī),在穩(wěn)定生產(chǎn)的情況下,抽油機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)發(fā)電少。(4)選用節(jié)能電動(dòng)機(jī),改造普通電動(dòng)機(jī)。根據(jù)現(xiàn)場情況,選擇節(jié)能電動(dòng)機(jī),減小機(jī)內(nèi)損耗,提高電動(dòng)機(jī)本身的運(yùn)行效率,使抽油機(jī)與電動(dòng)機(jī)保持良好的功率匹配,提高效率,節(jié)約用電。改造現(xiàn)有普通電動(dòng)機(jī),在電動(dòng)機(jī)機(jī)軸處安裝一個(gè)帶蓄能器的離合器,使電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)空載啟動(dòng),降低啟動(dòng)電流,從而減小電動(dòng)機(jī)的裝機(jī)功率,提高電機(jī)的負(fù)載率。電動(dòng)機(jī)的星角接線自動(dòng)變換裝置,在輕載時(shí),y接線運(yùn)行,負(fù)載增大時(shí),改為角接線運(yùn)行。(5)安裝無功補(bǔ)償裝置。單井功率因數(shù)補(bǔ)償柜是在變壓器低壓側(cè)投加電容,利用無功就地補(bǔ)償裝置產(chǎn)生的容性電流抵消電動(dòng)機(jī)的感性電流,油井安裝無功補(bǔ)償器后,降低了線路的損耗和變壓器的銅耗,從而提高功率因數(shù),提高效率,達(dá)到節(jié)電目的。(6)使用節(jié)能減速器。抽油機(jī)節(jié)能減速器由一個(gè)軸承支座和兩個(gè)大小不同的皮帶輪組成,兩個(gè)皮帶輪通過軸和軸承固定在軸承支座上,軸
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