喇嘛甸油田异步电动机节能改造试验

莫晗（大庆油田有限责任公司第六采油厂）

喇嘛甸油田异步电动机节能改造试验

莫晗（大庆油田有限责任公司第六采油厂）

针对喇嘛甸油田抽油机井常规异步电动机的使用现状，确定了异步电动机的节能改造原则、技术标准和方式，开展了双功率和双极双速改造，可实现大功率启动，小功率运行，可以有效解决抽油机井装机功率偏大的问题，同时满足油井负载启动、轻载运行的条件，取得了较好的节能效果，实现了抽油机井节能降耗和闲置资产的再利用。

抽油机 异步电动机 节能改造

近年来，针对抽油机井常规异步电动机能耗高的问题，喇嘛甸油田采取了以永磁电动机节能技术替代常规异步电动机的措施，降低了抽油机井能耗，达到了节能的目的，但同时也造成大量常规异步电动机闲置。因此，为了提高闲置资产的利用率，对闲置常规异步电动机进行技术改造，在保持电动机原有的转子和定子的铁芯不变的基础上，采用重新绕组和接线方式，满足抽油机井动态变化和节能降耗的需要。

1 常规电动机改造原则及标准

1.1电动机改造原则

油井用异步电动机的节能改造，应遵循以下原则：一是改造后可提高电动机负载率及相应效率；二是为降低成本，原电动机设备结构应尽可能再利用，例如电动机转子和定子的铁芯尽可能采用，绕组可重新绕制；三是改造后必须提升相应的电动机性能，如绝缘性能，过载性能，启动力矩，耐热等级等。

1.2技术标准

无论是新电动机，还是改造电动机，都必须满足国家电动机质量标准。此外，对于油田野外使用的电动机，改造还需遵循以下标准：一是环境温度为-40～+40 ℃，额定电压为 380V，额定频率为50Hz；二是改造电动机为了保持较好的耐用性和效率，绝缘等级、耐热等级要在原基础上提高，绝缘等级一般由B级提高到F级，耐热等级应达到155 ℃左右；三是改造后电动机起动力矩达到电动机额定功率的力矩要求；四是节能改造，必须实现比原有电动机的更好节能效果。

2 电动机双功率节能改造

2.1技术原理

双功率改造技术是在单槽内下入双线，形成双绕阻，即启动绕组和工作绕组。电动机启动时，启动绕组运行（启动功率）启动电动机，以满足抽油机启动时需高扭矩的要求，启动后转入工作绕组，小功率正常运行，实现启动大功率和运行小功率两种功率，满足油井重载启动、轻载运行的条件。在不降低电动机较大启动力矩的前提下，可有效降低油井运行时的额定功率和实耗功率，具有降低能耗和提高负载率的双重效果。

两套绕组在电动机的内部串联如图1所示，U1U2、 V1V2、 W1W2为 启 动 绕 组 ， U2U3、 V2V3、 W2W3为 运 行 绕 组[1]。

图1 双功率电动机绕组的接线方式

2.2现场试验情况

现场使用表明，双功率电动机可以在启动后实现 自动切换 ， 启 动 75kW， 启 动顺利， 运 行 55 kW，经较长时间观察运行无问题。尽管试验井均为负荷较大油井，现场测试表明，有功、无功均有所下降，平均有功节电率达到 11.09%，综合节电率达到 19.2%，见表1。

表1 双功率改造实施前后效果对比

3 电动机双极双速节能改造

3.1改造原理

该技术利用定子单槽内下入单线，引出多组头，通过在多组头之间改变接线方式实现“双极双速”。改造后根据油井生产水平选择电动机功率级别提高负载水平，降低油井能耗，同时利用双转速设 计实现便 捷 的 调 参 优化，改 善 油 井 供 排关系[2]。

改造后的电动机转子和定子的铁芯都保持不变，采用正旋绕组，对定子绕组重新绕制，提高电机转矩，降低震动和噪音，使电动机的各项性能得到改善。

3.2试验效果

原单速电动机改造后为双速电动机，即6级电动机改造后为 6/8级电动机，8级电动机改造后为 6/ 8 级 、8/10 级和 8/12 级三 种级别 电动机 。现场 测试表明，常规异步电动机进行双极双速节能改造，装机 功 率 由 改 造 前 的 54.4kW 下 降 到 改 造 后 的 38.8 kW， 有 功 节 电 率 为 10.09% ， 无 功 功 率 下 降 9.23 kvar， 负 载 率 由 18.03% 提 高 到 22.78%， 提 高 了 4.75个百分点，见表2。

表2 电动机双极双速改造前后效果对比

4 经济效益评价

4.1双功率改造

试验后，平均装机功率降低 17.35kW，有功功率 下降 1.02kW，有 功节 电率达 8.5%， 平均 单井 日节 电 24.48kWh， 电费单价 0.59 元/kWh，则 单 井 年节约电费为 5199元，单井投资 14600元，投资回收期 33.7个月。

4.2双速电动机改造

试验后，平均有功功率下降 0.99kW，平均负载 率 由 18.03% 提 高 到 22.78% ， 提 高 了 4.75 个 百 分点 ， 平 均 有 功 节 电 率 10.09%， 平 均 单 井 日 节 电23.76kWh， 电 费 单 价 0.59 元/kWh，则单 井 年 节 约电费为 5046元，单井投资 7200万元，投资回收期17.1 个月。

5 结论及认识

1）油田在用的高能耗及闲置的常规异步电动机，通过选取经济、合适的节能改造方式，既可解决油井拖动电动机的高能耗问题，也能提高闲置资产的再利用率。

2）常规的电动机双功率改造方式可实现大功率启动、小功率运行，可以有效解决抽油机井装机功率偏大的问题，同时满足油井重载启动、轻载运行的条件。

3）双速电动机改造方式可保持原有电动机转子和定子铁芯不变，通过采用正旋绕组改造定子绕组绕制方式，提高电动机转矩，能实现油井便捷的调参优化，改善油井供排关系。

[1] 朱义书.常规异步电机双极双速节能改造推广[J].中国科技信息,2011(11).

[2] 杨慧,田云龙,朱家龙.双绕组双功率节能电动机的研制与应用[J].采油工程,2007(2):49-51.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.007.025

2013-03-05）

莫晗，工程师，1999年毕业于石油大学 （华东），从事机 采 井 节 能 工 作 ， E-mail： mohan@petrochina.com.cn， 地 址 ： 黑 龙江省大庆油田有限责任公司第六采油厂工程技术大队，163114。