盘式永磁同步电机在游梁式抽油机上的应用

葛利俊，于红业，徐 浩

（渤海石油装备（天津）新世纪机械制造有限公司，天津 300280）

0 引言

油田80%以上油井的采油方式，是通过传统游梁式抽油机进行开采，驱动结构是电机+减速箱+皮带轮+皮带+防护罩的方式。首先，皮带+减速箱传动效率在抽油机的系统效率计算中通常作为常数，但是抽油机负载是交变载荷，皮带传动效率实时变化。同时在抽油机实际运行过程中，皮带长时间磨损和皮带轮包角的破坏，引起皮带打滑和损坏，很大程度上降低了抽油机的系统效率。其次，长时间使用的皮带和皮带轮需定期更换，每年需要耗费大量的人力和物力，给油田生产运行带来不少安全隐患。针对游梁式抽油机开采中的以上问题，研究开发了盘式同步永磁电机，该电机直接驱动减速器输入轴，提高了采油效率，减少了维护费用，降低了维护过程中的安全隐患。

1 盘式永磁同步电机

1.1 盘式永磁同步电机结构

盘式同步永磁电机安装在游梁式抽油机减速箱输入轴上，因此电机中心高根据游梁式抽油机减速箱输入轴距离底座的高度设计。针对抽油机型号的不同，配置的减速箱也不相同，设计的电机机座的厚度也就有所不同，轴采用空心结构设计。根据现场的需求，设计3 种型号的盘式同步永磁电机，外形尺寸见表1。

表1 电机外形尺寸

1.2 电机与游梁式抽油机连接方式（图1）

盘式永磁同步电机与游梁式抽油机减速箱输入轴，通过联轴器与减速箱相连，联轴器的特殊结构可缓冲游梁式抽油机运行时的振动，避免了对电机轴承带来的损坏，及减速箱输入轴的窜动；采用直驱方式取消皮带传动装置，提高了系统传动效率，不用定期更换皮带，大大降低了工人劳动强度，杜绝了因更换皮带造成的安全隐患。

2 盘式同步永磁电机主要技术参数

图1 电机与抽油机减速箱连接方式

额定功率37 kW，额定电压380 V，调速范围30～140 r/min，效率93.6%，功率因数0.95，额定扭矩2524 N·m，温升80 k，防护等级IP54，工作制S1，海拔高度≤1000 m，安装方式B3，机座号600 mm。

3 现场试验使用情况及效果

（1）盘式永磁同步电机在华北油田束6-3X 抽油机井上（图2），进行现场对比检测，检测过程选择抽油机井。使用原电机、配电柜和使用盘式永磁同步电机、变频控制柜在相同工况下各自运行，通过对2 个工况的检测数据对比，根据检测时间内抽油机井吨液百米耗电量的变化情况，评价该设备应用于抽油机井上的节能效果。

图2 现场应用情况

（2）监测依据标准。SY/T 6422《石油企业用节能产品节能效果测定》。

（3）使用仪器仪表见表2，检测用仪器仪表均在有效检定（校验）周期内。

表2 使用仪器仪表

（4）监测结果见表3。

表3 监测结果

（5）分析与评价。通过对监测数据的对比分析，盘式永磁同步电机应用于较低产液量单井时，节电效果较好。它能够根据用户要求调节、控制抽油机运行冲次，使抽油机始终工作在一个较为合理的冲次下，从而达到节约电能、提高效率的目的。

4 结束语

（1）游梁式抽油机采用盘式永磁同步电机进行驱动，电机效率和功率因数大大提高，综合节电率可达6%～10%。

（2）采用特殊空心轴设计，取消皮带传动，减少传动链，提高了系统效率，降低了运行噪声。

（3）取消了皮带传动，不用定期更换皮带，大大降低了工人劳动强度，杜绝了因更换皮带造成的安全隐患。

（4）针对油井工况，盘式永磁同步电机应用在游梁式抽油机上虽然取得了一定效果，但与抽油机系统整体配合上，还有技术提升空间。