电动机降额节能试验对比研究

罗武（大庆油田钻探工程公司）

随着我国现代社会经济的快速增长，国家“十二五规划”提出了节能减排、绿色低碳的目标。油田作为耗电大户，有必要也有责任对抽油机进行节能改造。大庆油田每年耗电99×108kWh 之多，其中机采井耗电33×108kWh，占总能耗的1/3，而且饱受诟病的“大马拉小车”依然存在。因此选用37 kW 和22 kW 电动机为常规游梁式抽油机的拖动动力源，并分别测试了电参数、减速箱扭矩和悬点动力参数，经过对试验测试数据对比分析后发现：更换小功率22 kW电动机以后能够达到节能降耗的效果[1]。

1 试验方法及方案

试验选在模拟试验井上进行，基本试验参数见表1。电参数采用6139 电参数综合测试仪进行测试，减速箱扭矩用扭矩测试仪测试，悬点功图用千里马示功图仪器测试，数据后处理及图形绘制使用ORIGIN8.0软件和EXCEL软件进行[2,3]。

表1 CYJ10-3-37HB型抽油机与电动机基础参数

2 试验结果分析

由图1 可以看出：22 kW 电动机的功率曲线相对37 kW电动机时的波动更平缓，峰值功率也有较小的降低。图2中的两条转差率曲线由电动机工作特性试验台测试获得。图2表示的两条转差率曲线表明22 kW 电动机转差率明显比37 kW 电动机的大，较大的转差率可以有效改善功率曲线的高频波动扭矩，降低峰值扭矩，说明较大转差率电动机具有平稳功率作用。

图1 更换电动机前后输入功率曲线对比

图2 三相异步电动机转差率曲线对比

从悬点示功图（图3）对比来看，电动机的转差率对悬点功图和峰值载荷也有一定的影响。从整体上看，22 kW电动机驱动的悬点功图载荷的波动明显平缓许多，这是由于抽油机结构的转动惯量的影响，悬点最大峰值载荷也有0.35%的降低，最小载荷降低率达到5.17%。说明较大转差率的22 kW电动机具有降低悬点载荷的作用。

图3 更换电动机前后悬点示功图对比

表2表示更换电动机前后的电参数与悬点载荷测试数据，经过测试计算后发现更换到22 kW电动机后，有功功率降低了8.72%，无功功率降低了25.69%，视在功率降低了17.29，功率因数提高了26.32，最大悬点载荷降低了0.35%，最小载荷降低了5.17%，综合节电率达到9.68%，装机功率降低40.54%。说明更换小功率电动机后各项电参数和载荷参数都有不同程度的改良。

表2 更换拖动电动机前后测试参数对比（冲速6 min-1）

图4 和图5 分别表示使用37 kW 和22 kW 电动机时的瞬时启动功率曲线和电流曲线。两者的启动时间基本相同，37 kW电动机的启动功率67.49 kW，22 kW电动机的启动功率63.85 kW，降低了3.64 kW，启动峰值电流由336.41 A 降低到271.13 A，降低了65.28 A。说明更换小功率22 kW后，启动电流和启动功率都有降低，特别是启动电流降低了19.4%。说明22 kW电动机具有降低启动惯性冲击的效果。

图4 更换电动机前后启动功率对比（冲速6 min-1）

图5 更换电动机前后启动电流对比（冲速6 min-1）

3 结论

为改善“大马拉小车”的高耗能拖动方式，合理降低拖动电动机的额定功率，有效改善游梁式抽油机的工作特性[4]。在试验条件下，电动机额定功率从37 kW降低到22 kW后。测试结果表明：有功功率降低了8.72%，无功功率降低了25.69%，功率因数提高了26.32；并且减弱了悬点振动载荷与功率曲线的波动率，同时降低了抽油机启动惯性对电动机的冲击。

[1]庞艳华,刘福刚,杨孝君,等.游梁式抽油机用电动机的节电措施[J].石油矿场机械,2004,33（B08）:79-81.

[2]孙珀,冯静.抽油机电动机节能改造[J].新疆石油天然气,2006(3):91-106.

[3]白连平,张顺增,邵保林,等.抽油机电动机运行效率现场测试方法研究[J].石油机械,2007(4):64-66.

[4]白连平,马文忠,杨艳,等.关于游梁式抽油机用电动机节能的讨论[J].石油机械,1999,27(3):45-48.