調(diào)速(低速)技術(shù)分析與低速永磁電機(jī)的應(yīng)用案例

1、調(diào)速(低速)技術(shù)的分析與低速永磁電機(jī)的應(yīng)用案例0一、目前低效井的現(xiàn)狀二、調(diào)速（低速）技術(shù)的測試結(jié)果分析三、調(diào)速（低速）技術(shù)的特點(diǎn)分析四、低速永磁電機(jī)在抽油機(jī)上應(yīng)用案例 1 一、低效井的現(xiàn)狀 泵的充滿系數(shù)小于0.4的井約占總井?dāng)?shù)的 33%，這些井這種井的沖次，每分鐘12次就可滿足生產(chǎn)工藝的需要；因電機(jī)最低速度（8極電機(jī)同步轉(zhuǎn)速750轉(zhuǎn)/分）和皮帶輪的最小包角限制，最小沖次僅僅可以調(diào)到4次/分鐘；沖次數(shù)多，設(shè)備磨損必然加快，故障率也會(huì)增加，修井作業(yè)的頻率增大，成本費(fèi)用增高。 23二.調(diào)速(低速)技術(shù)的測試結(jié)果分析2.1電磁調(diào)速電機(jī)的外形圖34二.調(diào)速(低速)技術(shù)的測試結(jié)果分析2.2.電磁調(diào)速電機(jī)實(shí)

2、驗(yàn)室測試 轉(zhuǎn)速，r/min650500250200150轉(zhuǎn)矩，Nm146.11190.91144.8782.4513.79效率，%75.4161.5331.5724.811.8645二.調(diào)速(低速)技術(shù)的測試結(jié)果分析站名實(shí)施井?dāng)?shù)平均沖次次/分鐘平均輸入功率kW節(jié)電率%平均單井日節(jié)電量kWh電磁調(diào)速電機(jī)調(diào)速（低速）技術(shù)增減20#62.757.565.661.9025.145.6032#21.7512.735.427.3157.4175.4433#71.717.303.963.3445.780.16平均152.078.124.833.2940.579.042.3.電磁調(diào)速電機(jī)在油井正常生產(chǎn)狀況下更

3、換前后電耗對(duì)比測試56二.調(diào)速(低速)技術(shù)的測試結(jié)果分析2.4.不同沖次下電磁調(diào)速電機(jī)與調(diào)速（低速）技術(shù)的對(duì)比測試沖次參與測試井?dāng)?shù)平均輸入功率kW節(jié)電率%電磁調(diào)速電機(jī)調(diào)速（低速）技術(shù)增減3.548.056.231.8222.613119.266.862.4025.922.5107.635.362.2729.752118.664.614.0546.771.5117.863.694.1753.051147.542.624.9265.250.549.251.198.0687.14總平均8.234.413.8146.3767二.調(diào)速(低速)技術(shù)的測試結(jié)果分析2.5.油井正常生產(chǎn)情況下不同廠家的變頻器自

4、身耗電測試78二.調(diào)速(低速)技術(shù)的測試結(jié)果分析2.6.同類型的變頻器在同一口油井上與電磁調(diào)速電機(jī)電耗對(duì)比測試 電動(dòng)機(jī)變頻器有功功率（kW）無功功率（kvar）有 功節(jié)電率（%）無 功節(jié)電率（%）綜 合節(jié)電率（%）日節(jié)電量（kWh）類別額定功率(kW)電磁調(diào)速30/10.116.8/三相異步22變頻13.655.5863.8666.7964154.8變頻23.816.0962.2863.7562.35150.96變頻34.26.458.4261.958.58141.689電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)在抽油機(jī)上使用變頻器磁阻電動(dòng)機(jī)間歇抽油控制器機(jī)械減速輪直線電動(dòng)機(jī)齒輪減速電機(jī)16極與24極永磁電機(jī)三、調(diào)速（低

5、速）技術(shù)的特點(diǎn)分析9103.1電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī) 電磁調(diào)速電機(jī)由Y系列電動(dòng)機(jī)、控制器和電磁滑差離合器等3部分組成。電磁滑差離合器主要是由電樞和爪形磁極與輸出軸組成， 電樞和爪形磁極之間沒有任何機(jī)械連接。優(yōu)點(diǎn)：調(diào)整旋鈕可連續(xù)調(diào)整抽油機(jī)的沖次，調(diào)整抽油機(jī)的沖次既方便又容易。缺點(diǎn)：體積大，重量大，電磁調(diào)速系統(tǒng)要多耗一部分電能，輸出轉(zhuǎn)速越低自身損耗越大，整體效率也就越低。三、調(diào)速（低速）技術(shù)的特點(diǎn)分析10113.2變頻器 輸入為50Hz的三相交流電，輸出050Hz的三相交流電。在抽油機(jī)上與異步電動(dòng)機(jī)配套應(yīng)用，調(diào)整變頻器輸出頻率，可以很方便的調(diào)整抽油機(jī)的沖次，且調(diào)整范圍較寬。但由于受技術(shù)復(fù)雜、存有一定的諧波

6、污染、對(duì)環(huán)境條件要求苛刻、井場電工維護(hù)困難等因素的限制，只有小規(guī)模的在抽油機(jī)井場使用。三、調(diào)速（低速）技術(shù)的特點(diǎn)分析11123.3間歇抽油控制器 抽油機(jī)間歇控制器是依照設(shè)定的起動(dòng)和停止時(shí)間比來自動(dòng)控制抽油機(jī)電機(jī)的運(yùn)行和停止，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)間歇性的工作。起動(dòng)和停止時(shí)間比可以根據(jù)油井的滲透情況任意設(shè)定，運(yùn)行時(shí)間越短停止時(shí)間越長節(jié)電效果也越顯著。由于抽油機(jī)每天有數(shù)次的自動(dòng)啟、停存在很大的安全隱患，所以在井場做過實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用很少。三、調(diào)速（低速）技術(shù)的特點(diǎn)分析12133.4機(jī)械減速輪（二級(jí)減速輪） 在抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)皮帶輪和齒輪箱皮帶輪之間增加一級(jí)機(jī)械減速輪，電機(jī)拖動(dòng)大輪旋轉(zhuǎn)，與大輪同軸的小輪拖動(dòng)抽油機(jī)旋轉(zhuǎn)。這

7、種減速裝置非常簡單，只要調(diào)整輪徑的大小，就可以調(diào)抽油機(jī)的沖次到1次/分鐘以下。對(duì)產(chǎn)液量低井，增加減速裝置后，抽油機(jī)整體系統(tǒng)效率提高，節(jié)電效果明顯。缺點(diǎn)是井場安裝麻煩；增加一級(jí)皮帶傳送,增加一部分電能損失，同時(shí)也增加了一倍多的皮帶用量。三、調(diào)速（低速）技術(shù)的特點(diǎn)分析13143.5磁阻電動(dòng)機(jī) 開關(guān)磁阻電機(jī)是7O年代開始研制、8O年代中期發(fā)展起來的一種新型交流調(diào)速系統(tǒng)，它將新的電機(jī)結(jié)構(gòu) 開關(guān)型磁阻電機(jī)與電子技術(shù)(現(xiàn)代電力電子和微電子)以及控制技術(shù)融為一體，兼有異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)和直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)簡單、控制方法靈活、無級(jí)調(diào)速，比較容易調(diào)整抽油機(jī)的沖次。缺點(diǎn)是控制線路復(fù)雜，現(xiàn)場維護(hù)困

8、難，產(chǎn)生的諧波分量較大會(huì)引起電壓波形畸變，且噪聲很大。目前只有小規(guī)模應(yīng)用。三、調(diào)速（低速）技術(shù)的特點(diǎn)分析14153.6齒輪減速電機(jī) 減速齒輪箱裝在電機(jī)的端蓋上，外形與普通電機(jī)基本一致，根據(jù)配備的電機(jī)轉(zhuǎn)速不同，其輸出轉(zhuǎn)速為180300轉(zhuǎn)/分。優(yōu)點(diǎn)：電機(jī)額定功率大幅下降45個(gè)功率等級(jí)，齒輪傳送效率較高，在低產(chǎn)液量井上使用效率提高特別明顯；且體積小重量輕，價(jià)格低。缺點(diǎn)：有機(jī)械齒輪減速部分，齒輪箱內(nèi)有潤滑油，每年有一定的維護(hù)工作量。三、調(diào)速（低速）技術(shù)的特點(diǎn)分析15163.7抽油機(jī)用直線電動(dòng)機(jī) 電機(jī)部分是把轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成了動(dòng)子的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，動(dòng)子的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)直接拖動(dòng)抽油機(jī)的光桿上下運(yùn)動(dòng)。它減少了

9、抽油機(jī)的皮帶、齒輪傳動(dòng)部分，使抽油機(jī)的整體體積減小，調(diào)整沖次方便。但它需要電力電子器件控制換向、調(diào)速，控制線路復(fù)雜，具有一定程度的諧波污染。由于運(yùn)行速度較慢存有邊緣漏磁效應(yīng)導(dǎo)致電機(jī)的效率偏低。其價(jià)格較高也是一個(gè)不容忽視的問題。三、調(diào)速（低速）技術(shù)的特點(diǎn)分析16173.8 24極和16極永磁同步電機(jī) 是最新研制的低速電機(jī)，它是在電機(jī)轉(zhuǎn)子上安裝稀土釹鐵硼永磁材料形成固定磁極，電機(jī)運(yùn)行時(shí)不需要無功激磁電流，電機(jī)同步轉(zhuǎn)速分別為250轉(zhuǎn)/分和375轉(zhuǎn)/分，它具有一般永磁電機(jī)效率高、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、功率因數(shù)高（呈容性負(fù)載狀態(tài)下運(yùn)行）等特點(diǎn)，是降低低產(chǎn)量井沖次的較理想電機(jī)。在野外抽油機(jī)上應(yīng)用可靠性強(qiáng)，維護(hù)費(fèi)用低

10、，但價(jià)格偏高。 三、調(diào)速（低速）技術(shù)的特點(diǎn)分析1718永磁節(jié)能電動(dòng)機(jī)配高原700型皮帶機(jī)沖次對(duì)比表變速箱皮帶輪直徑(mm)電機(jī)皮帶輪直徑（mm）沖次24極電機(jī)16極電機(jī)12極電機(jī)8極電機(jī)6極電機(jī)2101400.91 1.36 1.82 2.72 3.63 2101801.17 1.75 2.33 3.50 4.67 2102281.48 2.22 2.96 4.44 5.92 2102781.80 2.70 3.61 5.41 7.21 2103182.06 3.09 4.13 6.19 8.25 4141400.46 0.69 0.92 1.38 1.84 4141800.59 0.89 1

11、.18 1.78 2.37 4142280.75 1.13 1.50 2.25 3.00 4142780.91 1.37 1.83 2.74 3.66 4143181.05 1.57 2.09 3.14 4.18 5141400.37 0.56 0.74 1.11 1.48 5141800.48 0.72 0.95 1.43 1.91 5142280.60 0.91 1.21 1.81 2.42 5142780.74 1.10 1.47 2.21 2.95 1819永磁節(jié)能電動(dòng)機(jī)配高原700型皮帶機(jī)沖次對(duì)比表變速箱皮帶輪直徑(mm)電機(jī)皮帶輪直徑（mm）沖次24極電機(jī)16極電機(jī)12極電機(jī)8極電

12、機(jī)6極電機(jī)6141400.31 0.47 0.62 0.93 1.24 6141800.40 0.60 0.80 1.20 1.60 6142280.51 0.76 1.01 1.52 2.02 6142780.62 0.93 1.23 1.85 2.47 6143180.71 1.06 1.41 2.12 2.82 6861400.28 0.42 0.56 0.83 1.11 6862280.45 0.68 0.91 1.36 1.81 6862280.45 0.68 0.91 1.36 1.81 6862780.55 0.83 1.10 1.66 2.21 6863180.63 0.95

13、1.26 1.89 2.53 1920永磁節(jié)能電機(jī)配游梁機(jī)沖次對(duì)比表變速箱皮帶輪直徑(mm)電機(jī)皮帶輪直徑（mm）沖次24極電機(jī)16極電機(jī)12極電機(jī)8極電機(jī)6極電機(jī)9001401.2 1.8 2.5 3.7 4.9 9001801.6 2.4 3.2 4.7 6.3 9002282.0 3.0 4.0 6.0 8.0 9002782.4 3.7 4.9 7.3 9.7 9003182.8 4.2 5.6 8.4 11.1 10001401.1 1.7 2.2 3.3 4.4 10001801.4 2.1 2.8 4.3 5.7 10002281.8 2.7 3.6 5.4 7.2 100027

14、82.2 3.3 4.4 6.6 8.8 10003182.5 3.8 5.0 7.5 10.0 2021永磁節(jié)能電機(jī)配游梁機(jī)沖次對(duì)比表變速箱皮帶輪直徑(mm)電機(jī)皮帶輪直徑（mm）沖次24極電機(jī)16極電機(jī)12極電機(jī)8極電機(jī)6極電機(jī)11001401.0 1.5 2.0 3.0 4.0 11001801.3 1.9 2.6 3.9 5.2 11002281.6 2.4 3.3 4.9 6.5 11002782.0 3.0 4.0 6.0 8.0 11003182.3 3.4 4.6 6.8 9.1 11401401.0 1.5 1.9 2.9 3.9 11401801.2 1.9 2.5 3.7

15、 5.0 11402281.6 2.4 3.2 4.7 6.3 11402781.9 2.9 3.8 5.8 7.7 11403182.2 3.3 4.4 6.6 8.8 21四、低速永磁電機(jī)的應(yīng)用案例4.1、清河采油廠現(xiàn)狀 清河采油廠南、北兩區(qū)現(xiàn)有油井1000余口，其中稠油井298口，所用電機(jī)大多數(shù)為37KW電磁調(diào)速電機(jī)，實(shí)際運(yùn)行功率小，功率因數(shù)低，嚴(yán)重存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象。電磁調(diào)速電機(jī)的主要缺點(diǎn)是：1.電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的電樞損耗和它與磁極轉(zhuǎn)速之差成比例地增大，故低速時(shí)電樞發(fā)熱嚴(yán)重，效率相當(dāng)?shù)停贿m用于調(diào)速范圍適中的小容量電機(jī)，這是其主要缺點(diǎn)。2.高速區(qū)調(diào)速特性軟，不能全速運(yùn)行。3.電

16、磁調(diào)整系統(tǒng)要多耗一部分電能，多時(shí)高達(dá)2kW。4 .體積大，重量大，成本高。22四、低速永磁電機(jī)的應(yīng)用案例4.2、清河采油廠電動(dòng)機(jī)改造方案針對(duì)清河采油廠現(xiàn)狀，我公司采用16極低轉(zhuǎn)速的稀土永磁電機(jī)替代原有高耗能的電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)。16極低轉(zhuǎn)速的永磁電機(jī)主要特點(diǎn)是：1.效率高，額定效率在94%以上，在低負(fù)載率下效率更加優(yōu)于異步電機(jī)。2.啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，以16極22KW電機(jī)為例，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩高達(dá)1456N.m。3.功率因數(shù)高，運(yùn)行電流小，額定功率因數(shù)在0.97以上，且永磁電機(jī)在低負(fù)載運(yùn)行時(shí)仍可保持高的功率因數(shù)。4.既可呈容性又可呈感性負(fù)載運(yùn)行，這一特性最大限度的減少線路損耗，減少線路壓降，提高供電質(zhì)量。5.是新研制的產(chǎn)品，該電機(jī)同步轉(zhuǎn)速375轉(zhuǎn)/分，是降低低產(chǎn)量井沖次的最理想電機(jī)。該電機(jī)與齒輪減速電機(jī)相比具有功率因數(shù)高，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。23四、低速永磁電機(jī)的應(yīng)用案例4.3、清河采油廠永磁電機(jī)改造效益清河采油廠單井平均日耗電260kw.h，改造后日均耗電160kw.h,則每口油井年節(jié)電費(fèi)用為：（260-160）*0.57*360=20520元單臺(tái)永磁電機(jī)平均價(jià)格為3.5萬元，則投資回收期為：35000/20520=1.7年有功節(jié)電率38.46%，綜合節(jié)電率43.18% 2425四、低速永磁電機(jī)的應(yīng)用案例 對(duì)俄羅斯U