永磁电机在油田大有作为

1、永磁电机在油田大有作为李春光（开平市新东亚电机有限公司广东江门529300 ）摘要:电机行业的产胡是T.农业生产、II常住活耗电的大户，同时;0负着为国家节能环保提供岛端装备的光 荣使命。l!机彳J业在油川人力推广使用以永僵电机为核心技术的何服幼力系统，町以人幅度降低机械采油用电, 提高生产效率，减少维修，提拓"动化管理水平。水磁电机在油111的机械采油装备中，人有作为。关键词:永磁电机；节能环保：推广使用© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved,

2、© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 0引言永僦电机，特别是稀上永磁电机只有结构简 单，运行可靠：体枳小，质竜轻；损耗少，效率 高；电机的形状和尺寸可以灵活多样等显若优 点。因而应用范恫极为广泛,儿乎遍及航空航人、 国防、农业生产和日常生活的各个领域叫近 儿年，本公司研制生产了稀土永做电梯川曳引机 电机、电梯门机用电机、小世风力用发电机、油 田螺杆泵用电机，在多个市场推广使用比较中显 示：油田是一个广阔的天地，油R1的机械采汕装 备很需要永磁电机的配备。

3、石汕，足每个国家的車耍战略物淡，是人类 生命期中难以再生的资源。一个油田当C1喷期过 了 Z斥，人们就耍使用机械采油设备把右油从地 卜抽上来。用什么机械采油更高效、更节能、更 环保、更先进呢？在“十一五"开局之年，"能坏保更是放在七 大产业之首纲要第3篇第10章“培育发展 战略性新兴产业”提出，耍人力发展W能坏保、 新一代信息技术、生物、高端装备制适、新能源、 新材料、新能源汽“等战略性新兴产业。H能坏 保产业車点发展高效肖能、先进环保、资源循坏 利川关键技术装备、产品和服务。在石油專业中，为国家研制、推广高效*能、 先进环保关健技术装备,是电机行业同仁的职 责。本文就机采

4、方式构成、螺村泵系统、斤驱系 统在油田应用作如下论述：1机采方式构成从图1石到：H前右油原油开采方式上婆仃 往复杆式泵（也叫磕头机、游梁式采汕机）系统、 螺杆泵系统、液力提升系统、厲举系统、电泵系 统。© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, © 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, © 1994-2013 Ch

5、ina Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, © 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 图1石油原油开采方式75© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 截至2CO9年底，图2为中石油原油开采方 式构成：有杆泵井占86.41%、

6、螺杆泵井山 5.39%、捞池井山4.26%、电潜泵井山2.06%、Q 喷井靑1.71%、气举井占0.08%、水力井打0.06%、 其它井占0.02%。有杆泵井以其任用数量多、投产时间氏、使用地 方广而占据第一位,成了油田采油机的象征。因 而它也是研制、配置节能电机、电器的肯耍LI标。 多年来，从科研机构到企业单位在普通异步电 机、超滑差电机、星/二角接法调圧节能、电容 器动态无功补偿、多功能增油节能智能器、变频 电机、抽油机用永磁电动机等项n中，取得了丰 硕的成果。甘二加铳中菲潍团公前競録右縣方描农下;<*14.86.41%图2中石油原油开采方式构成上世纪末，我国引进了螺杆泵系统，与往复

7、 村式泵系统相比，螺杆泵显得小巧岭珑，并以其 价格低廉、效率烏、肖能优点迅速发展。2螺杆泵系统螺杆泵系统（图3）由地面部分和井卜部分 组成。地面部分由电控箱、电机、皮带、方卡子、 减速箱、专用井口、圧力表等组成，传动机构中 有防倒转装置:丿汁部分由抽油村、抽油杆扶止 器、油管、油管扶止器、螺杆泵、油管锚、筛管、 死堵等部分纽成。电机通电后旋转，经皮带和减速箱两级减速 并改变转动方向后带动抽油杆旋转，再由抽汕村 带动螺杆泵的转子转动，转f与定子配合将液体 抽吸进入油管，完成对井卜液体的举升过用。螺杆泵系统适用丁不超过2000米深度的汕 井。早在1986年,人庆油田就下井应用了第一 台螺杆泵，开始

8、了小规模试验阶段。卜面以人庆 油田为例叙述螺杆泵的发展：随着小规模试验的深入，螺杆泵所JWj的投 资少、耗能低、适应介质强、山地面枳小、噪音 污染低等优势日益体现C人庆油田相继开辟了两 块较大规模的试验区，针对各项技术炬点展开攻 关，螺杆泵技术得到迅速发展完善，形成了并卜 泵、专用杆、地而驱动和工况监测诊断4项核心 技术，完善了系列配套技术。图3 螺轩泵系统2003年,小排竝螺杆泵进入L业化推广。 根据现场测试统计，举升同等的液輦，螺杆泵耗 电要比磕头机低二分Z左右。2007年,人庆 油田的螺杆泵井数己由2000年的165【1增加到 4500多口。随着摞杆泵技术的提高和适应范用 的扩夬，螺杆泵

9、向着磕头机、电泵的传统领地挺 进。为进一步发挥螺杆泵的Tj能优势，人庆油田 又提出了在"十一7?斤儿年，螺杆泵每年应川规 模增加1000 口以上的作H标。到2009年底, 螺杆泵已达5700多口。如图4所示:图4大庆油田机采井比例© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, © 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved,

10、76© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 23.7%柚诂机井477 o28.3%电隶丼53 o螺杆隶井?8o吉林油田曾对磕头机、电泵、螺杆泵效率测试, 对比数据如图5叫2006年，胜利油田曾将磕头机与螺杆泵的一次 件刃咨、筑能k帝屮伽讨对比.喲抿如图6孔39.5%吉林油田效率测试对比数据图5吉林油田效率测试对比数据一次性投资对比图资、年能耗费用都有比较人的优势，但是它要经过电 机、皮带轮、减速器、抽汕杆多级传动，能带动丿卜 下的转f采油，环节多，效率较低

11、，口少的能耗相对 较高。不仅如此，调整参数的时候还非常麻烦，高速 旋转的皮带存在着安全隐患。人庆汕田采油四厂科技人员经过儿年、多次试 验，终丁成就了直驱螺朴泵装置，卩能效果显茗，管 理便捷高效。本公司于2009年与人庆油HJ有关公司开始合 作，研制编码器反馈式白驱螺杆泵永磁交流同步电动 机伺服系统（简称宜驱系统）。在实地考察和充分了 解螺杆泵作状况的基础上，制定出交流同步永磁电 动机+闭坏伺服系统的方案。依托国家稀土永磁电机I 程技术研究中心技术, 样机丁 2010年5月通过检验，2010年6月初在人庆 油出装上两个规格两套白驱系统开始I作c优良的件 能和免维护的运行，大庆汕田很快下了订单。图

12、7 是产品匸作实地照片，图8是人庆油田有限贾任公同 第四采油厂T.程技术人队丁今年4月写给我们的肖 电报告.用告中能瓦体教抿如表1所示：1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing Hmise. All rights reserved, 37 04（a）一次性投资对比图年能耗赛用对比图图7大庆油田产品工作实地照片11.82:b）年能耗费用对比图图6 胜利油田2006年机械采油方式对比图1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing Hmise. All rights r

13、eserved, 图8大庆油田有限责任公司第四采油厂工程技术大从节电报告根据数据比较，螺杆泵比磕头机和电泵在效率、 一次性投资、年能耗费用都冇比较人的优势并向着 较人份额取代晞头机、电泵的方向发展。3直驱系统在油田应用螺杆泵虽然比晞头机和电泵在效率、一次性投II图9胜利油田试验样机今年5月、6月,胜利油田图9）和吉林油田（图10） X相继装上了试验样机：两个汕田两口井, 都是在原有传统螺村泵井做了 段时间运行数据记 录，再换上宜驱系统作对比的。根据胜利油田初步试 验报告，同比节电率31%；根据吉林油田初步试验报 告,同比节电率57%o经过大庆、胜利、吉林油田的使用、试用，以及 三个油田反馈的资

14、料，闫驱系统比传统螺杆泵系统凸 显如下儿点优势： 采用节能型交流同步永磁电动机+闭环伺服 系统，取消机械减速器和皮带传动，减少传动坏D和 故障发生率,系统可根据反馈信号准时准蜀调肯转速 等，提高了系统的丄作效率° *能效果显著。 伺服系统采用软刹t和软停机，同时还设计 了断电软停机功能,可防止传动村的反转冲帝,对螺 杆泵进行有效保护，不会因为突然停电，产牛螺朴泵 扭矩过犬且高速反转所造成的损失。运行安全可靠。 调整参数简单，启动、停机方便，由丁驱动 器中程序设计可口动实规软启机、软停机、电磴刹弔, 设置有扭矩满转解放，无需机械保护，实现启机停机 一键操作。操作简单方便。 采用机械密封

15、,减少盘根漏油；去掉皮带、 减速器，降低噪声；体积小，八地面积小；故障少, 减少维修帝來的污染。提高坏保水平。表1大庆油田有限责任公司第四采油厂工程技术大队节电报告型号比传统螺杆泵系统Vf电比磕头机节电比同类产吊高出600N.m2837%46.4%537%lOOON.m283%47%5.7%1500N.m24.8%45%2%1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing Hmise. All rights reserved, 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing

16、 Hmise. All rights reserved, 伺服系统设買冇存储、读写、输岀、输 入功能电路，可川u盘提取电流、扭矩、转速、 故障、故障时间筹数据，可根据客户需求提供远 程通讯（控制）功能。提升了口动化C4结论节能型交流同步永磁电动机+闭环伺服的直 驱系统，比传统螺杆泵系统具有*能效果显著、 运行安全可靠、操作简单方便、提高坏保水平、 提升了门动化等优势，止在受到各个汕用高度巫 视和相继试用。它可用丁不超过2000米深度的 新井替代磕头机、电泵等，也可以用丁传统螺杆 泵的升级换代，还可以用改造居氏区的晞头机由此可见：永磁电机在油田机板采油中，点 为实现D能坏保K期而艰巨的任务中，在为国家 研制、推广高