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关于游梁抽油机合理驱动的和电机节能的讨论

发表时间：2020/4/30 来源：《文化时代》2020年2期作者：蔡炀李燕岳龙

[导读] 当油田进入一定阶段以后，采油设备的投入会不断增加，其中游梁抽油机合理驱动的和电机节能是非常重要的一部分，也是企业节省成本的关键。目前油田企业所使用的节能电机比较多样化，在使用的过程中出现故障的概率非常多，所以必须选择一种新型的节能性电机，才能更好节约开采成本，掌握好游梁抽油机合理驱动的和电机节能非常关键，所以油田应该根据实际情况来选择合适的电机节能方式。

中国石油青海油田采油五厂青海省茫崖市 816400
        摘要：当油田进入一定阶段以后，采油设备的投入会不断增加，其中游梁抽油机合理驱动的和电机节能是非常重要的一部分，也是企业节省成本的关键。目前油田企业所使用的节能电机比较多样化，在使用的过程中出现故障的概率非常多，所以必须选择一种新型的节能性电机，才能更好节约开采成本，掌握好游梁抽油机合理驱动的和电机节能非常关键，所以油田应该根据实际情况来选择合适的电机节能方式。
        关键词：游梁抽油机；合理驱动；电机节能


游梁抽油机是我国目前油田开发常用的地面设备，游梁抽油机的特点就是启动力矩大，需要匹配大功率的电机才能够进行驱动，但是当游梁抽油机启动以后所需要的功率率又很低，这样就造成了大功率电机的浪费，使得电机和游梁抽油机的匹配不合理，系统效率不高。因此针对这个问题要进行系统的分析，才能找到解决办法，进而降低石油开采的成本。
        1游梁抽油机系统的运行特点
        游梁抽油机是一种具有冲击性的周期交变荷载，在启动的过程中启动力矩比较大，在一个周期内的负载波动很大。针对这种负载要求电机的功率必须克服游梁抽油机启动时所产生的扭矩。由于游梁抽油机启动后所产生的负载比较轻，对电机的运行效率和功率要求比较低，就会导致电机功率选择过大的问题，很容易造成能源的浪费，为了避免这种情况的出现应该选择合理的驱动方式来进行解决。
        在游梁抽油机运行的过程中曲柄的角度会不断发生变化，导致抽油的效果也在发生变化。另外，电机在一个周期内电流和方向也是不断变化的，就会造成在一个周期内会出现两个瞬间发电的状态，这时发电情况就会与平衡有很大的关系，当平衡效果表现较差时，其发电越大，当平衡较好时，电机发电的状态就只有一次，在整个过程决定了电机的功率因数比较低。
        游梁抽油机是由很多零件组成的一个系统，抽油杆在游梁抽油机中是一个非常重要的组成部分，采油过程中因为抽油杆比较长，使用的过程中容易变形，当游梁抽油机速度过快时产生变形的概率就会越大。由于抽油杆的变形会对电机的运行产生较大影响，因此在采油的过程中一定要注意观察抽油杆的运行状态，一旦出现异常就会影响游梁抽油机的工作效率，进行对电机造成影响，所以应当十分重视。
        2合理驱动的讨论
        游梁抽油机的驱动首先要考虑负载特点，利用游梁抽油机的驱动方式进行合理驱动。通过系统原理来进行分析，电机机械特性主要分为硬特性和软特性。其中软特性抗负载扰动能力较弱，当电机负载变化时转速也会随之变化，特性越软对电机转速的影响越大；硬特性抗负载扰动能力很强，当负载变化时转速变化比较小。软特性电机对于游梁抽油机的作用非常重要，可以给电机、抽油杆、泵系统带来益处。
        软特性电机对换向加速度进行减缓，并且会对降低抽油杆上的惯性载荷，降低了抽油杆变形的概率，提高抽油泵的充满系数，从而提高油田的开采效率。

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        软特性电机能够改善电机、抽油杆、泵之间的配合，让三者之间的关系变得柔和，这种配合可以降低减速器的峰值扭转，不仅可以延长抽油机和抽油杆的使用时间，还可以延长修井作业周期。
        软特性电机可以减少或消除发电角度。由于软特性电机运行时滑差较大，当遭受冲击荷载时滑差会更大。曲柄和平衡中的惯性较大，减速器会出现负牛矩的状态，需要经过一段时间，才能使电机进入发电状态，当软特性电机进入发电状态时，因为曲柄状态已经越过发电角，所以抽油机发电的可能性就会减少。
        通过对游梁抽油机的负载特点和软特性电机的特点进行分析，游梁抽油机采用软特性驱动是一种合理的驱动方式，软特性驱动不仅可以适应游梁抽油机的交变荷载，还能提高电机、抽油杆、泵之间的配合。当然软特性电机也会存在一些不足，想要实现软特性电机就必须增加转子电阻，会造成电机的损耗增大，效率降低。油田企业可以根据实际情况来选择合理驱动方式和电机节能，才能降低企业开采成本，增加企业的经济效益。
        3电机节能的讨论
        目前我国油田所使用的节能电机种类比较多，根据电机的机械特性可以分为两种：一种为软特性电机，另一种为硬特性电机。在软特性电机中，超高转差电机的主要特点就是在遇到换向冲击载荷时，电机的转速就会下降，可以通过改善电机、抽油杆、泵之间的配合，来进一步提高泵的充满系数，增加石油的开采量，从而达到电机节能的目的，但是超高转差电机也有很多不足，会出现损耗增加、效率低、电机转子发热严重的问题。绕线式异步电动机也是一中软特性电机，在转子上串电阻，从而解决了转子发热问题。在某些油田中使用绕线式异步电动机的效果比超高转差电机要好。在软特性电机中还有一种电磁滑差调速电动机，和普通电动机的维一不同的是在电动机和负载之间安装了一个电磁离合器，这种电动机本身不会产生太多的热量，滑差损耗的热量主要消耗在滑差离合器上。
        在硬特性电机中，使用稀土永磁同步电动机的油田也非常多，稀土永磁同步电动机在运行时转子的损耗比较小，电动机本身的效率比传统的Y系列电动机高5%，从电动机本身来讲，节能效果比较明显，但是不能改善电机、抽油杆、泵之间的配合，对整个系统的节能性比较弱。另外一种硬特性电机就是双功率电动机，这种电机是在普通Y型电动机的定子上设定了2个绕组，分别为大功率绕组和小功率绕组，这种电机主要的利用原理就是大功率启动、小功率运行，提高电动机的负荷率，不管是大功率还是小功率，电动机的机械特性都是硬特性，并不能满足系统节能的作用。
        4结束语
        游梁抽油机合理驱动的和电机节能相对来讲是一个比较复杂的问题，目前在油田的使用中并没有找到能够实现柔性驱动，又能实现电机节能的研究成果。所以这项研究对于油田企业来讲是一个非常重要的研究内容，在解决这个问题之前应该先掌握游梁抽油机的合理驱动，然后在解决电机节能，才能降低油田开采成本。
        参考文献：
        [1]肖志勇，焦裕玺，王晓东，刘向东，李炜.抽油机电动机驱动设备的节能改造[J].石油石化节能，2015（08）：49-50.
        [2]刘克让.永磁复合电动机直驱游梁式抽油机节能技术的试验应用[J].石油石化节能，2015（06）：21-22.
        [3]李赞.游梁抽油机节能电机合理匹配的认识[J].化工管理，2015（23）：227+229.