提高抽油機井電機功率因數的措施與效果

姚緒慶

摘 要 本文分析了影響抽油機井異步電動機功率因數的因素，闡述了提高電機功率因數降低耗電的方式及效果，對今年進一步提高抽油機井異步電動機功率因數，實現節電降耗有一定指導意義。

關鍵詞 抽油機 電機功率因數 影響因素 措施 效果

中圖分類號：TE08 文獻標識碼：A

1影響抽油機井異步電動機功率因數的因素

1.1影響因素

目前抽油機井的電動機大部分還是三相異步電動機。異步電動機轉子與定子間的氣隙是決定異步電動機需要耗用較多無用功的主要因素，而異步電動機所耗用的無功功率是由其空載時的無功功率和一定負載下無功功率增加值兩部分所組成。所以要改善異步電動機的功率因數就要盡量避免電動機的空載運行，并盡可能提高其負載率，同時利用科技進步降低空載時的無用功率。

1.2異步電動機功率因數和負載率的關系

在現場測試中，統計了電機負載率與功率因數關系表（表1）。

從電機的負載率和功率因數的關系可以看出三相異步電動機的負載率越高，功率因數越大。提高電動機的負載率是提高功率因數的主要手段。

2提高抽油機井電機功率因數的措施及效果

2.1合理選用電動機的功率，提高功率因數和效率

電機“在大馬拉小車”、輕載和空載等運行狀態，均會造成電動機功率因數偏低，耗用無用功比例增大，電能損失增加。因此，合理選擇電動機容量，使之與機械負載功率相匹配，提高電動機的負載率，是改善其功因數的主要方法之一。當電動機處于最佳負載率狀態下運行時，其效率最高，功率因數最大。目前，我們現場使用的抽油機中，游量式抽油機占90%以上，造成電機功率偏大的主要原因是游量式抽油機的啟動電流大，抽油機運行過程中電機的負荷差異大。

2.2優化抽油機井的工作制度

在保證合理沉沒度的前提下，合理選擇泵徑泵深和抽油機的沖程和沖數。第一，優化泵徑和泵深參數，降低抽油機驢頭的懸點載荷。第二，優化抽油機的沖程和沖數，降低電機的輸出扭矩。電機的負荷降低有利于匹配較低的電機功率，提高電機的負載率，達到功率因數提高的目的。電機的輸出功率是扭矩和角速度的積。實際生產中選擇合理的沖程和沖數以選擇電機的匹配功率最小和耗電量最低為原則。根據泵徑的適宜深度和油井的供液能力，供液好的油井盡可能的加大泵徑上提泵掛；供液差的井選擇小泵深抽，一定要選擇合適的沖數，目前的技術和設備已能滿足生產的需要，且不可采用大沖數。泵徑和泵深的選擇是關鍵，是抽油機沖程和沖數選擇的基礎，因此油井作業時，要確定合理的工作制度，為電機功率的降低創造條件。

2.3實現電機的低載啟動，降低電機的匹配功率

抽油機井匹配電機功率較大的主要原因是抽油機電機帶載啟動和負荷的不均勻性，造成大馬拉小車的現象，這是功率因數偏低的主要原因。實現電機的低載啟動，是提高電機負載率的有效途徑。目前實際生產中有變頻啟動，減速器減速啟動和通過離合器啟動。2012年應用較成功的是變頻啟動和減速器減速啟動，降低了電機的匹配功率。特別是通過變頻技術的應用，取得了較好的效果。減速器減速啟動，應用較成功的是低沖數電機的使用，通過減速器將電機的輸出轉速減低，達到降低匹配功率的目的，提高電機的負載率（表2）。

2.4使用和推廣永磁電機

永磁電機與普通三相異步電動機相比，不需要無功勵磁電流，可以顯著提高功率因素。通過減少定子電流和定子電阻損耗，電機效率提高2-8%。永磁電機在25-120%額定負荷范圍內，均可保持較高的效率和功率因素。高效高起動轉矩同步電機比普通感應電機的起動扭矩大50-100%。可以代替大一號電機座號，節電率在20%左右。2012年10月份試驗5口井，功率因素提高0.42，系統效率提高4.4%。在實際使用中，電機的功率降低一個等級，功率因素普遍較高。

2.5在低壓供配電系統中裝設電容器無功補償裝置

為保證降低電網中的無功功率，提高功率因數，保證有功功率的充分利用，提系統的供電效率和電壓質量，減少線路損耗，降低配電線路的成本，節約電能，通常在低壓供配電系統中裝設電容器無功補償裝置。根據電容器在供電系統中的裝設位置，可分為高壓集中補償、低壓成組補償和低壓分散補償三種方式。我們目前都在自控箱內安裝電容器，和電機的三相電源并聯，起到提高功率因數的目的。

3幾點結論

（1）嚴格控制電動機功率，提高設備負載率，達到合理運行

（2）抽油機井采用合理的工作制度，是降低電機匹配功率，提高功率因數的關鍵。

（3）推廣永磁電機的使用，降低匹配功率和提高功率因數。

（4）電機的低載啟動，其中包括使用變頻柜和低沖數電機，解決了“大馬拉小車”的問題。

參考文獻

[1] 張慶新，王鳳翔.異步電機的功率因數檢測及其控制[J].電工技術雜志，2001（10）.