直驅(qū)式螺桿抽油泵用電機(jī)的設(shè)計(jì)與制造

王海飛楊威(.中國石油長慶油田分公司第三采油廠， 寧夏 銀川 750005；.西安山川石油科技有限責(zé)任公司， 陜西 西安 700)

直驅(qū)式螺桿抽油泵用電機(jī)的設(shè)計(jì)與制造

王海飛1楊威2(1.中國石油長慶油田分公司第三采油廠， 寧夏 銀川 750005；2.西安山川石油科技有限責(zé)任公司， 陜西 西安 710021)

本文首先對(duì)油田直驅(qū)式螺桿抽油泵的基本內(nèi)容進(jìn)行概述，從電機(jī)級(jí)數(shù)以及功率設(shè)定、定轉(zhuǎn)子沖片以及材質(zhì)的設(shè)定、定子繞組設(shè)定等多個(gè)方面，對(duì)油田直驅(qū)式螺桿抽油泵用隔爆型三相永磁電機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行解析，并以此為依據(jù)，提出油田直驅(qū)式螺桿抽油泵用隔爆型三相永磁電機(jī)的設(shè)計(jì)。

油田；直驅(qū)式；螺桿抽油泵；永磁電機(jī)；設(shè)計(jì)與制造

油田主要采用的采油舉升方式以抽油機(jī)為主，這是因?yàn)槠鋺?yīng)用時(shí)間比較長，但是一次性投放成本比較高，并且能源消耗比較大，維護(hù)工作量也相對(duì)較高。為了減少成本投放，提升工作效率，從二十世紀(jì)八十年代開始，油田行業(yè)廣泛應(yīng)用常規(guī)螺桿泵，隨著時(shí)代的發(fā)展，其應(yīng)用技術(shù)也得到了完善和推廣。和游梁式抽油機(jī)井進(jìn)行比較，節(jié)能消耗更為明顯，但是其框架比較繁瑣，需要借助電機(jī)以及減速設(shè)施等，才能引導(dǎo)井下轉(zhuǎn)子運(yùn)作，因此工作效率整體不高。近幾年來，隨之出現(xiàn)了一種新型螺桿泵，也就是直驅(qū)式螺桿抽油泵，其不僅消耗能源少，并且操作比較便利，因此得到了油田企業(yè)的全面應(yīng)用。下面，本文將進(jìn)一步對(duì)油田直驅(qū)式螺桿抽油泵用隔爆型三相永磁電機(jī)的設(shè)計(jì)與制造進(jìn)行闡述和分析。

1 油田直驅(qū)式螺桿抽油泵的基本概述

油田直驅(qū)式螺桿抽油泵作為一項(xiàng)在原始機(jī)械式螺桿泵的條件下形成的產(chǎn)物，運(yùn)用立式空心軸電機(jī)來實(shí)現(xiàn)對(duì)光桿的引導(dǎo)，從而實(shí)現(xiàn)抽油效果的螺桿抽油泵。這種抽油泵的工作原理在于避免應(yīng)用由電磁操控以及機(jī)械自動(dòng)剎車設(shè)施，安全方面得到了明顯的提升，設(shè)備對(duì)稱建立在井口之上，可以有效降低井口振動(dòng)，提升整個(gè)設(shè)施的平穩(wěn)性。油田直驅(qū)式螺桿抽油泵可以將地面驅(qū)動(dòng)設(shè)施中機(jī)械減速設(shè)備以及皮帶進(jìn)行撤離，有效減少傳動(dòng)裝置，防止出現(xiàn)地面事故。

2 油田直驅(qū)式螺桿抽油泵用隔爆型三相永磁電機(jī)的設(shè)計(jì)

(1)電機(jī)級(jí)數(shù)以及功率設(shè)定 結(jié)合電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定在300 r/min，則額定扭矩設(shè)定為1800N.m，其公式為：

n=60×f/p

式中：f為是額定頻率；p為是極對(duì)數(shù)； n為是轉(zhuǎn)速。

T=9550×P/n

式中：T為轉(zhuǎn)矩； p為是功率；n為是轉(zhuǎn)速。

在明確電機(jī)極對(duì)數(shù)為12之后，通過公式可以得知，其功率為45kW。

(2)定轉(zhuǎn)子沖片以及材質(zhì)的設(shè)定 根據(jù)電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖模真實(shí)狀況以及審批標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)定子沖片的直徑以及尺寸進(jìn)行明確，通常情況下，定子沖片外圓直徑為5.2厘米，內(nèi)圓直徑為3.9厘米。

(3)定轉(zhuǎn)子槽數(shù)設(shè)定 一般狀況下，定子槽數(shù)為72，需要保證三相異步啟動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)中，定子磁路之間保持對(duì)成，并且轉(zhuǎn)子槽數(shù)應(yīng)該是級(jí)數(shù)倍數(shù)。如果永磁體槽數(shù)為20，阻尼槽數(shù)量為20，共有槽數(shù)量為40。并且阻尼槽中設(shè)有20個(gè)對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行固定的鋼制螺桿，并且鋼制螺桿具備感應(yīng)電流功能，可以將轉(zhuǎn)矩進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，無需應(yīng)用鑄鋁籠條。

(3)定子繞組設(shè)定 針對(duì)雙層繞組框架來說，其具備的容量相對(duì)較大，并且含有的優(yōu)勢(shì)諸多，例如，可以將磁場波形進(jìn)行優(yōu)化，消減諧波，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)端部合理排列，可以將端部漏磁給電動(dòng)性能方面帶來的影響進(jìn)行優(yōu)化。該電機(jī)級(jí)數(shù)為20，定子沖片數(shù)量為70[1]。所以，選擇60度的相帶，并且節(jié)距設(shè)定為2左右，包含在整距范疇中，繞組節(jié)距數(shù)值是1。

3 油田直驅(qū)式螺桿抽油泵用隔爆型三相永磁電機(jī)制作措施

(1)定子斜槽方面 電機(jī)運(yùn)用定子斜槽，在進(jìn)行壓裝檢測(cè)的過程中，應(yīng)該保證斜槽度迎合設(shè)計(jì)需求，并且在建立繞線模的過程中，需要對(duì)斜槽影響進(jìn)行思考，防止在開展嵌線工作時(shí)，兩側(cè)長度比較短，導(dǎo)致槽口擊穿。

(2)轉(zhuǎn)子沖片方面 在進(jìn)行轉(zhuǎn)子沖片疊壓的過程中，主要采用工裝方式來落實(shí)，但是在此環(huán)節(jié)中，需要確保安置永磁片的過程中，槽內(nèi)保持整潔，沒有出現(xiàn)錯(cuò)位現(xiàn)象。所以，在建立沖片模時(shí)，需要對(duì)怎樣確保疊片后永磁體槽內(nèi)部整潔進(jìn)行全面思考。該電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子槽和永磁體之間設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)是0.05厘米，疊壓標(biāo)準(zhǔn)是0.97。

(3)永磁體安置方面 在開展永磁體安置工作時(shí)，應(yīng)該做到謹(jǐn)慎仔細(xì)，防止永磁體兩極安置失誤現(xiàn)象，在沒有特殊環(huán)境的作用下，應(yīng)該采用人工記錄方式，并且做好轉(zhuǎn)子槽內(nèi)檢測(cè)工作，如果其中有一臺(tái)鉆子出現(xiàn)失誤，就會(huì)進(jìn)行重新返工，此時(shí)消耗的材料以及時(shí)間將比較高。在完成安置工作之后，需要對(duì)永磁體兩極進(jìn)行檢測(cè)，佩戴手套，手拿永磁體對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子表面的槽口位置，秉持“同性相吸”的原則，沿著槽口方向轉(zhuǎn)動(dòng)，如果吸力比較小，則說明安置位置出現(xiàn)失誤，做好標(biāo)記工作，進(jìn)行全面分析[2]。

4 結(jié)語

總而言之，將直驅(qū)式螺桿抽油泵運(yùn)用到油田企業(yè)中，可以有效提升石油開采效率。和原始抽油泵進(jìn)行比較，不管是在工作效率方面，還是功率因素方面，都得到了穩(wěn)定提升，并且還能達(dá)到節(jié)能的效果，從而迎合更多用戶要求。

[1]張平,耿攀,徐林,楊文鐵,徐正喜.基于空間矢量調(diào)制的雙三相永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制研究[J].船電技術(shù),2015,07∶21-25.

[2]徐兆豐,吳志紅,朱元.三相永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和阻尼系數(shù)的辨識(shí)[J].信息通信,2016,08∶15-17.