喇嘛甸油田異步電動機節能改造試驗

莫晗（大慶油田有限責任公司第六采油廠）

喇嘛甸油田異步電動機節能改造試驗

莫晗（大慶油田有限責任公司第六采油廠）

針對喇嘛甸油田抽油機井常規異步電動機的使用現狀，確定了異步電動機的節能改造原則、技術標準和方式，開展了雙功率和雙極雙速改造，可實現大功率啟動，小功率運行，可以有效解決抽油機井裝機功率偏大的問題，同時滿足油井負載啟動、輕載運行的條件，取得了較好的節能效果，實現了抽油機井節能降耗和閑置資產的再利用。

抽油機 異步電動機 節能改造

近年來，針對抽油機井常規異步電動機能耗高的問題，喇嘛甸油田采取了以永磁電動機節能技術替代常規異步電動機的措施，降低了抽油機井能耗，達到了節能的目的，但同時也造成大量常規異步電動機閑置。因此，為了提高閑置資產的利用率，對閑置常規異步電動機進行技術改造，在保持電動機原有的轉子和定子的鐵芯不變的基礎上，采用重新繞組和接線方式，滿足抽油機井動態變化和節能降耗的需要。

1 常規電動機改造原則及標準

1.1電動機改造原則

油井用異步電動機的節能改造，應遵循以下原則：一是改造后可提高電動機負載率及相應效率；二是為降低成本，原電動機設備結構應盡可能再利用，例如電動機轉子和定子的鐵芯盡可能采用，繞組可重新繞制；三是改造后必須提升相應的電動機性能，如絕緣性能，過載性能，啟動力矩，耐熱等級等。

1.2技術標準

無論是新電動機，還是改造電動機，都必須滿足國家電動機質量標準。此外，對于油田野外使用的電動機，改造還需遵循以下標準：一是環境溫度為-40～+40 ℃，額定電壓為 380V，額定頻率為50Hz；二是改造電動機為了保持較好的耐用性和效率，絕緣等級、耐熱等級要在原基礎上提高，絕緣等級一般由B級提高到F級，耐熱等級應達到155 ℃左右；三是改造后電動機起動力矩達到電動機額定功率的力矩要求；四是節能改造，必須實現比原有電動機的更好節能效果。

2 電動機雙功率節能改造

2.1技術原理

雙功率改造技術是在單槽內下入雙線，形成雙繞阻，即啟動繞組和工作繞組。電動機啟動時，啟動繞組運行（啟動功率）啟動電動機，以滿足抽油機啟動時需高扭矩的要求，啟動后轉入工作繞組，小功率正常運行，實現啟動大功率和運行小功率兩種功率，滿足油井重載啟動、輕載運行的條件。在不降低電動機較大啟動力矩的前提下，可有效降低油井運行時的額定功率和實耗功率，具有降低能耗和提高負載率的雙重效果。

兩套繞組在電動機的內部串聯如圖1所示，U1U2、 V1V2、 W1W2為 啟 動 繞 組 ， U2U3、 V2V3、 W2W3為 運 行 繞 組[1]。

圖1 雙功率電動機繞組的接線方式

2.2現場試驗情況

現場使用表明，雙功率電動機可以在啟動后實現 自動切換 ， 啟 動 75kW， 啟 動順利， 運 行 55 kW，經較長時間觀察運行無問題。盡管試驗井均為負荷較大油井，現場測試表明，有功、無功均有所下降，平均有功節電率達到 11.09%，綜合節電率達到 19.2%，見表1。

表1 雙功率改造實施前后效果對比

3 電動機雙極雙速節能改造

3.1改造原理

該技術利用定子單槽內下入單線，引出多組頭，通過在多組頭之間改變接線方式實現“雙極雙速”。改造后根據油井生產水平選擇電動機功率級別提高負載水平，降低油井能耗，同時利用雙轉速設 計實現便 捷 的 調 參 優化，改 善 油 井 供 排關系[2]。

改造后的電動機轉子和定子的鐵芯都保持不變，采用正旋繞組，對定子繞組重新繞制，提高電機轉矩，降低震動和噪音，使電動機的各項性能得到改善。

3.2試驗效果

原單速電動機改造后為雙速電動機，即6級電動機改造后為 6/8級電動機，8級電動機改造后為 6/ 8 級 、8/10 級和 8/12 級三 種級別 電動機 。現場 測試表明，常規異步電動機進行雙極雙速節能改造，裝機 功 率 由 改 造 前 的 54.4kW 下 降 到 改 造 后 的 38.8 kW， 有 功 節 電 率 為 10.09% ， 無 功 功 率 下 降 9.23 kvar， 負 載 率 由 18.03% 提 高 到 22.78%， 提 高 了 4.75個百分點，見表2。

表2 電動機雙極雙速改造前后效果對比

4 經濟效益評價

4.1雙功率改造

試驗后，平均裝機功率降低 17.35kW，有功功率 下降 1.02kW，有 功節 電率達 8.5%， 平均 單井 日節 電 24.48kWh， 電費單價 0.59 元/kWh，則 單 井 年節約電費為 5199元，單井投資 14600元，投資回收期 33.7個月。

4.2雙速電動機改造

試驗后，平均有功功率下降 0.99kW，平均負載 率 由 18.03% 提 高 到 22.78% ， 提 高 了 4.75 個 百 分點 ， 平 均 有 功 節 電 率 10.09%， 平 均 單 井 日 節 電23.76kWh， 電 費 單 價 0.59 元/kWh，則單 井 年 節 約電費為 5046元，單井投資 7200萬元，投資回收期17.1 個月。

5 結論及認識

1）油田在用的高能耗及閑置的常規異步電動機，通過選取經濟、合適的節能改造方式，既可解決油井拖動電動機的高能耗問題，也能提高閑置資產的再利用率。

2）常規的電動機雙功率改造方式可實現大功率啟動、小功率運行，可以有效解決抽油機井裝機功率偏大的問題，同時滿足油井重載啟動、輕載運行的條件。

3）雙速電動機改造方式可保持原有電動機轉子和定子鐵芯不變，通過采用正旋繞組改造定子繞組繞制方式，提高電動機轉矩，能實現油井便捷的調參優化，改善油井供排關系。

[1] 朱義書.常規異步電機雙極雙速節能改造推廣[J].中國科技信息,2011(11).

[2] 楊慧,田云龍,朱家龍.雙繞組雙功率節能電動機的研制與應用[J].采油工程,2007(2):49-51.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.007.025

2013-03-05）

莫晗，工程師，1999年畢業于石油大學 （華東），從事機 采 井 節 能 工 作 ， E-mail： mohan@petrochina.com.cn， 地 址 ： 黑 龍江省大慶油田有限責任公司第六采油廠工程技術大隊，163114。