永磁復合電動機在游梁式抽油機上的應用

邢　臺　蘭海濤　彭　婷（.青海油田節能監測中心；.青海油田管道輸油處）

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永磁復合電動機在游梁式抽油機上的應用

邢臺1蘭海濤1彭婷2（1.青海油田節能監測中心；2.青海油田管道輸油處）

游梁式抽油機是油田使用數量較多的一種抽油機。為了有效降低機采系統能耗，在青海油田公司英東油田、烏南油田的游梁式抽油機上試驗應用了直驅永磁復合電動機。根據現場測試的分析結果，使用該型電動機后噸液百米有功耗電平均降低0.41 kWh，功率因數平均提高了0.11，綜合節電率平均達到25.69%，節能效果顯著。

抽油機直驅永磁復合電動機

游梁式抽油機作為往復式有桿泵最關鍵的地面設備，以其耐用、運行可靠等特點，長期以來都是各油田首選的抽油設備，目前仍是國內外油田大量采用的主要機型。近年來，各種新型抽油機不斷涌現，雖然有替代的產品，面對游梁式抽油機在油田已形成較大占有率，要進行全面的替代和升級，不僅面臨經濟上的壓力，也要受到管理使用習慣和維護維修等方面的考慮。

隨著新技術的發展和油田開發的進一步深入，游梁式抽油機的諸多缺點成為制約該型持續進步和發展的重要因素。利用國內最新研制成功的永磁復合低速大扭矩電動機替代皮帶和減速箱進行游梁式抽油機直驅技術改造，成為了兼顧油田現狀、突破性改進的一款新型抽油機革新技術。

1　永磁復合電動機

永磁復合電動機的基本原理：利用磁場調制的原理把旋轉磁場調制成低速旋轉磁場，實現低速大扭矩輸出，轉矩密度達到80～120 kNm/m3，其特點是低轉速、大扭矩，其CZXB560-510-8型電動機，額定功率為23 kW，調速范圍1～6 r/min，額定輸出轉矩達到37 000 Nm。此外作為永磁電動機，額定效率超過90%，25%以上負載轉速范圍內平均效率達到85%；額定功率因數超過0.95，25%以上負載轉速范圍內平均功率因數達到0.90以上。此外還有低噪聲、低溫升、免維護及自保護突出功能特點。

2　改造原理

由于該型電動機結構緊湊，其體積不超過同轉矩規格的抽油機減速箱，可以直接在傳統的游梁式抽油機的基礎上進行改造。電動機的雙向輸出軸和安裝底座尺寸全部按照37 Nm減速箱的輸出軸尺寸和底座尺寸進行設計制造。將抽油機原有的電動機皮帶機減速箱全部去掉，將該型電動機安裝在減速箱底座之上，將電動機輸出軸直接連接到四連桿的曲柄之上。該型電動機利用變頻調速，根據該機改造之前的沖速，調節電動機轉速，達到匹配沖速。

3　改造效果

青海油田結合現場實際，在油田兩個區塊的4口10型游梁式抽油機上實施了改造試驗。改造前后4口油井產液量和含水基本穩定，未進行檢泵作業。理論上抽油機常規皮帶傳動效率為94%，減速箱傳動效率為90%［1］，通過電動機直接驅動，傳動效率可以提高15.4%。假設節電量呈線性變化，理論節電量可以超過15%。實測改造前后數據見表1、表2。

目前，該技術已在青海油田兩個區塊的4口低產井上獲得成功應用。青海油田總機械廠已與該技術單位合作，生產該類抽油機，直驅抽油機在高產井上的使用效果和節能效果有待于進一步試驗評價。

表1　安裝永磁復合電動機前后工況對比

表2　安裝永磁復合電動機后節電效果

4　經濟效益

通過在油田2個區塊的4口機采井的使用效果分析，平均綜合節電達到25%以上。4口井平均有功日節電為31.4 kWh。年節電約為9700 kWh。按青海油田目前電費計價，年可節約電費9500元，此外還可以節約更換皮帶和潤滑油費用及減速箱的維護費用。

5　結論

1）游梁抽油機采用永磁復合電動機驅動后，取代了機械減速齒輪箱、皮帶傳動及電動機拖動系統，提高了傳動效率、節約了更換皮帶等維護成本及由此造成的停產損失，具有一定的經濟效益。

2）經現場使用及測試結果得出永磁復合電動機運行平穩、效率高、對于低產井節能效果較為顯著。

3）目前該電動機價格較高，投入產出比較小，投資回收期較長。

4）目前該電動機配套的抽油機，還未配備駐車剎車，使用安全性還有待提高。

5）由于該型抽油機在油田的應用還處在起步階段，未經過長期的應用，對于可靠性和耐久性還需進一步應用驗證。

［1］陳憲侃，葉利平，谷玉洪，等.抽油機采油技術［M］.北京：石油工業出版社，2004：3-4.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.11.015

2015-07-22）

邢臺，高級工程師，1987年畢業于華東石油學院（礦機專業），從事油田節能監測及節能技術研究管理工作，E-mail：xtqh@PetroChina.com.cn，地址：甘肅敦煌七里鎮鉆采工藝研究院，736202。