抽油機用節(jié)能電機測試評價方法中存在問題及發(fā)展思路

鄭貴（大慶油田有限責任公司采油工程研究院）

抽油機用節(jié)能電機測試評價方法中存在問題及發(fā)展思路

鄭貴（大慶油田有限責任公司采油工程研究院）

抽油機用節(jié)能電動機的測試評價工作主要是采用與常規(guī)基準電動機進行對比測試，計算不同載荷下的節(jié)電率來對其節(jié)能效果進行分析評價。大慶油田采油工程研究院基于大量的試驗數(shù)據(jù)和測試經驗，對目前的測試評價方法中存在的問題進行了詳細分析，針對負功耗電量計算方法、選取評價指標、變頻技術及節(jié)能產品組合應用效果方面存在的問題，提出了新的發(fā)展思路，對各油田開展節(jié)能電動機測試評價工作具有一定的促進作用。

抽油機 節(jié)能電動機 測試評價 問題 發(fā)展思路

目前，抽油機用節(jié)能電動機的測試主要采用對比測試方法，即選用常規(guī)抽油機為參照機，錄取節(jié)能電動機的各項測試參數(shù)與基準電動機作對比，通過計算其節(jié)電率來對其節(jié)能效果進行分析評價。近年來，社會及油田各部門陸續(xù)研制和推廣了一批抽油機用節(jié)能電動機，包括永磁同步電動機、超高轉差電動機、雙速雙功率電動機、雙定子電動機及變頻電動機等很多種類。目前均采用統(tǒng)一的測試方法和同一標準進行分析評價，但是對于不同類型的節(jié)能電動機在錄取和計算測試數(shù)據(jù)及選取評價指標過程中，均存在一些問題，引起很大爭議。大慶油田采油工程研究院基于大量的試驗數(shù)據(jù)和測試經驗，對目前的測試評價方法中存在的問題進行了詳細分析，提出了一些新的發(fā)展思路，希望能對各油田開展節(jié)能電動機測試評價工作起到一定的促進作用。

1 存在問題及發(fā)展思路

1.1 負功耗電量測試評價中存在的問題

石油行業(yè)推薦標準SY/T5264——2006《油田生產系統(tǒng)能耗測試和計算方法》規(guī)定，在計算輸入功率時，要減掉負功耗電量，大慶油田對節(jié)能產品進行評價時節(jié)電率的計算方法執(zhí)行該標準。但是對負功耗電量是否完全反饋回電網或被其他用電設備所利用一直存在爭議，因此，對其進行了測試。

1.1.1 負功耗電量反饋回電網情況測試

分別對電動機端和變壓器上端進行了測試，詳細數(shù)據(jù)見表1。

表1 電動機端和變壓器端負功測試數(shù)據(jù)對比

變壓器上端測試數(shù)據(jù)說明，負功可以返回到變壓器上端電網上，但返回比例非常小，絕大部分都損耗掉了。

1.1.2 負功耗電量被其他用電設備利用情況測試

同時啟動1臺變壓器下的抽油機和作業(yè)機，采用3套電參數(shù)測試儀，在分線路和總線路上同時測試（圖1）。

圖1 用電設備的負功耗電量測試簡圖

從表2中數(shù)據(jù)可以看出，作業(yè)機和抽油機同時運轉，總線測量的負功耗電量減少0.415kWh，有功耗電量減少了0.242kWh，有功和負功耗電量均有所減少，所以有一部分被作業(yè)機所利用。

表2 負功耗電量利用情況測試數(shù)據(jù)

1.1.3 負功耗電量測試方法的發(fā)展思路

從上述測試數(shù)據(jù)中可以看出，在測試評價中計算有功節(jié)電率時將負功耗電量全部減去是不合理的。從表1中數(shù)據(jù)可以看出，負功耗電量并沒有全部反饋回電網；只有極少的一部分反饋回電網。從表2數(shù)據(jù)可以看出，當同一臺變壓器下有其他用電設備時，負功耗電量將被利用一部分。

針對大慶油田實際情況，大部分都是1臺變壓器帶1口抽油機井，所發(fā)出的電量基本都被損耗掉了，已無法被電網上其他用電設備所利用。發(fā)電量無法被電網有效利用，在評價節(jié)能產品效果時就不應該考慮負功耗電量。

針對1臺變壓器帶多口抽油機井或者有其他用電設備時，測試時應該在變壓器和抽油機之間線路上加裝1個用電器，分別在變壓器、抽油機和用電器的輸出端進行測試。測試出負功中被用電器所利用的部分，計算時將這部分耗電量從有功耗電量中減去。

1.2 選取節(jié)能電動機測試評價指標中存在的問題

1.2.1 選取測試指標時存在的問題

目前節(jié)能電動機測試評價方法中，只對綜合節(jié)電率進行評價。由于節(jié)能電動機的測試均為委托測試，廠家送樣，為了提高節(jié)電率，有些廠家在測試時停止風扇的轉動，因此，有必要對節(jié)能電動機的質量及性能指標進行測試，在測試節(jié)電率之前必須保證節(jié)能電動機的質量以及保證其運行狀態(tài)能夠滿足現(xiàn)場需要。電動機質量及性能指標應按照GB/T 1032—2005《三相異步電動機試驗方法》進行測試。

1.2.2 選取評價指標時存在的問題

目前對節(jié)能電動機最終出具的評價指標為平均綜合節(jié)電率。然而，分析詳細數(shù)據(jù)會發(fā)現(xiàn)，有些電動機只在輕負荷時節(jié)電率十分明顯，在重負荷時并不節(jié)電，但平均綜合節(jié)電率卻很高，因此只用一個平均綜合節(jié)電率作為最終評價指標并不合理。應該分別給出輕負荷綜合節(jié)電率、中負荷綜合節(jié)電率、重負荷綜合節(jié)電率作為綜合評價指標，這樣現(xiàn)場可以根據(jù)實際需要來選擇最適合本區(qū)塊的節(jié)能電動機。

2 變頻技術的應用及測試評價

2.1 變頻技術存在的應用問題

由于變頻器采用的電路結構是“整流器—電容器/電感器—逆變器”，無論是整流器或是逆變器都具有非線性特性，會產生高次諧波。變頻器產生的高次諧波通過傳導、電磁輻射和感應耦合3種方式對電源及鄰近用電設備產生諧波污染。

這種高次諧波會使輸入電源的電壓波形和電流波形發(fā)生畸變。如果不采取有效抑制措施，會導致如下問題[1]：

◇惡化電網質量指標，引起供電電壓波動和閃變，降低電網的可靠性，增加電網損失，縮短電氣設備的壽命；

◇電流諧波會使變壓器的銅損增加，電壓諧波將增加鐵損；

◇使電氣設備（如電動機、電容器、變壓器等）使用不正常，產生發(fā)熱損耗、機械震動、噪音、輸出功率損耗等；

◇使測量和計量儀器、儀表、自動裝置、計算機系統(tǒng)，以及許多用電設備運轉不正常，影響設備測量精度，出現(xiàn)誤動作或誤差；

◇干擾通信系統(tǒng)，降低信號的傳輸質量，破壞信號的正常傳遞，甚至損壞通信設備。

2.2 變頻電動機測試評價方法新思路

目前對變頻節(jié)能電動機的評價依然采用常規(guī)評價方法，節(jié)電效果比其他類型的節(jié)能電動機要好，但是變頻節(jié)能電動機在油田現(xiàn)場的應用數(shù)量并不是很多，主要是因為其產生的高次諧波對電網的污染嚴重，因此，在測試評價時應該對其產生的高次諧波進行嚴格控制。

在對變頻電動機進行測試時，應利用電網質量分析儀在電動機輸出端和變壓器上端（電網端）進行測試。根據(jù)標準GB/T14549—1993《電能質量公用電網諧波》中對諧波的要求進行規(guī)范，電壓諧波總畸變率應小于5.0%。

高次諧波抑制措施：

◇在變頻器交流輸入側設置交流電抗器增大整流阻抗，使整流重疊角增大，減小高次諧波；

◇在電力回路中并聯(lián)使用交流濾波器，將來自變頻器的高次諧波分量與電源系統(tǒng)分流；

◇對于裝設多臺變頻器的場合，分別配置專用的變壓器，利用輸入變壓器相位錯開的方法抑制高次諧波。

3 節(jié)能電動機、控制柜和變壓器組合測試的發(fā)展思路

目前測試方法主要是針對單個節(jié)能產品進行測試，節(jié)能電動機、控制柜、變壓器都是分開進行測試。單個節(jié)能產品測試時，其他配套設備都是實驗系統(tǒng)中配備的基準設備，而在油田現(xiàn)場應用中，可能是節(jié)能電動機、節(jié)能控制柜、節(jié)能變壓器等節(jié)能產品的各種組合使用，組合使用后的節(jié)能效果是否是單個節(jié)能產品節(jié)能效果的算術疊加，均是油田各部門關心的問題。

組合測試的發(fā)展思路：

1）對節(jié)能電動機等產品進行測試時，可以根據(jù)現(xiàn)場應用的變壓器情況，帶變壓器進行測試，在變壓器的上端進行測試，避免小功率的節(jié)能電動機引起變壓器容量的浪費。

2）節(jié)能電動機和節(jié)能控制柜單獨測試后，可以進行疊加測試，分析疊加后節(jié)能效果是否更好；特別是變頻控制柜和變頻節(jié)能電動機的組合使用，是否對高次諧波產生影響。

3）在今后的檢測工作中，可以針對兩種或者幾種節(jié)能產品的疊加使用進行測試，分析疊加后的節(jié)能效果。

4 結束語

“節(jié)能降耗，持續(xù)發(fā)展”在穩(wěn)產4000×104t的高科技新會戰(zhàn)中具有極其重要的意義，節(jié)能產品的應用成為必然的研究和發(fā)展趨勢。節(jié)能產品的種類越來越多，而這些節(jié)能產品的節(jié)能效果如何便成了研究的重點，對節(jié)能產品的測試評價工作刻不容緩。因此，如何保證測試評價工作的科學性、合理性、可靠性也成為質檢機構今后工作的一個重要發(fā)展方向。

[1]詹建北.變頻技術的發(fā)展及現(xiàn)狀[J].廣東科技,2003 (7):66.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.010.014

2012-06-20)

鄭貴，高級工程師，1988年畢業(yè)于大慶石油學院，從事采油工程產品質量監(jiān)督檢驗工作，E-mail：zhenggui@petrochina. com.cn，地址：黑龍江省大慶市讓胡路區(qū)西賓路9號采油工程研究院，163453。