调速(低速)技术分析与低速永磁电机的应用案例

1、调速(低速)技术的分析与低速永磁电机的应用案例0一、目前低效井的现状二、调速（低速）技术的测试结果分析三、调速（低速）技术的特点分析四、低速永磁电机在抽油机上应用案例 1 一、低效井的现状 泵的充满系数小于0.4的井约占总井数的 33%，这些井这种井的冲次，每分钟12次就可满足生产工艺的需要；因电机最低速度（8极电机同步转速750转/分）和皮带轮的最小包角限制，最小冲次仅仅可以调到4次/分钟；冲次数多，设备磨损必然加快，故障率也会增加，修井作业的频率增大，成本费用增高。 23二.调速(低速)技术的测试结果分析2.1电磁调速电机的外形图34二.调速(低速)技术的测试结果分析2.2.电磁调速电机实

2、验室测试 转速，r/min650500250200150转矩，Nm146.11190.91144.8782.4513.79效率，%75.4161.5331.5724.811.8645二.调速(低速)技术的测试结果分析站名实施井数平均冲次次/分钟平均输入功率kW节电率%平均单井日节电量kWh电磁调速电机调速（低速）技术增减20#62.757.565.661.9025.145.6032#21.7512.735.427.3157.4175.4433#71.717.303.963.3445.780.16平均152.078.124.833.2940.579.042.3.电磁调速电机在油井正常生产状况下更

3、换前后电耗对比测试56二.调速(低速)技术的测试结果分析2.4.不同冲次下电磁调速电机与调速（低速）技术的对比测试冲次参与测试井数平均输入功率kW节电率%电磁调速电机调速（低速）技术增减3.548.056.231.8222.613119.266.862.4025.922.5107.635.362.2729.752118.664.614.0546.771.5117.863.694.1753.051147.542.624.9265.250.549.251.198.0687.14总平均8.234.413.8146.3767二.调速(低速)技术的测试结果分析2.5.油井正常生产情况下不同厂家的变频器自

4、身耗电测试78二.调速(低速)技术的测试结果分析2.6.同类型的变频器在同一口油井上与电磁调速电机电耗对比测试 电动机变频器有功功率（kW）无功功率（kvar）有 功节电率（%）无 功节电率（%）综 合节电率（%）日节电量（kWh）类别额定功率(kW)电磁调速30/10.116.8/三相异步22变频13.655.5863.8666.7964154.8变频23.816.0962.2863.7562.35150.96变频34.26.458.4261.958.58141.689电磁调速电动机在抽油机上使用变频器磁阻电动机间歇抽油控制器机械减速轮直线电动机齿轮减速电机16极与24极永磁电机三、调速（低

5、速）技术的特点分析9103.1电磁调速电动机 电磁调速电机由Y系列电动机、控制器和电磁滑差离合器等3部分组成。电磁滑差离合器主要是由电枢和爪形磁极与输出轴组成， 电枢和爪形磁极之间没有任何机械连接。优点：调整旋钮可连续调整抽油机的冲次，调整抽油机的冲次既方便又容易。缺点：体积大，重量大，电磁调速系统要多耗一部分电能，输出转速越低自身损耗越大，整体效率也就越低。三、调速（低速）技术的特点分析10113.2变频器 输入为50Hz的三相交流电，输出050Hz的三相交流电。在抽油机上与异步电动机配套应用，调整变频器输出频率，可以很方便的调整抽油机的冲次，且调整范围较宽。但由于受技术复杂、存有一定的谐波

6、污染、对环境条件要求苛刻、井场电工维护困难等因素的限制，只有小规模的在抽油机井场使用。三、调速（低速）技术的特点分析11123.3间歇抽油控制器 抽油机间歇控制器是依照设定的起动和停止时间比来自动控制抽油机电机的运行和停止，实现抽油机间歇性的工作。起动和停止时间比可以根据油井的渗透情况任意设定，运行时间越短停止时间越长节电效果也越显著。由于抽油机每天有数次的自动启、停存在很大的安全隐患，所以在井场做过实验，应用很少。三、调速（低速）技术的特点分析12133.4机械减速轮（二级减速轮） 在抽油机电动机皮带轮和齿轮箱皮带轮之间增加一级机械减速轮，电机拖动大轮旋转，与大轮同轴的小轮拖动抽油机旋转。这

7、种减速装置非常简单，只要调整轮径的大小，就可以调抽油机的冲次到1次/分钟以下。对产液量低井，增加减速装置后，抽油机整体系统效率提高，节电效果明显。缺点是井场安装麻烦；增加一级皮带传送,增加一部分电能损失，同时也增加了一倍多的皮带用量。三、调速（低速）技术的特点分析13143.5磁阻电动机 开关磁阻电机是7O年代开始研制、8O年代中期发展起来的一种新型交流调速系统，它将新的电机结构 开关型磁阻电机与电子技术(现代电力电子和微电子)以及控制技术融为一体，兼有异步电动机变频调速系统和直流电动机调速系统的特点。其结构简单、控制方法灵活、无级调速，比较容易调整抽油机的冲次。缺点是控制线路复杂，现场维护困

8、难，产生的谐波分量较大会引起电压波形畸变，且噪声很大。目前只有小规模应用。三、调速（低速）技术的特点分析14153.6齿轮减速电机 减速齿轮箱装在电机的端盖上，外形与普通电机基本一致，根据配备的电机转速不同，其输出转速为180300转/分。优点：电机额定功率大幅下降45个功率等级，齿轮传送效率较高，在低产液量井上使用效率提高特别明显；且体积小重量轻，价格低。缺点：有机械齿轮减速部分，齿轮箱内有润滑油，每年有一定的维护工作量。三、调速（低速）技术的特点分析15163.7抽油机用直线电动机 电机部分是把转子的旋转运动变成了动子的上下往复运动，动子的上下往复运动直接拖动抽油机的光杆上下运动。它减少了

9、抽油机的皮带、齿轮传动部分，使抽油机的整体体积减小，调整冲次方便。但它需要电力电子器件控制换向、调速，控制线路复杂，具有一定程度的谐波污染。由于运行速度较慢存有边缘漏磁效应导致电机的效率偏低。其价格较高也是一个不容忽视的问题。三、调速（低速）技术的特点分析16173.8 24极和16极永磁同步电机 是最新研制的低速电机，它是在电机转子上安装稀土钕铁硼永磁材料形成固定磁极，电机运行时不需要无功激磁电流，电机同步转速分别为250转/分和375转/分，它具有一般永磁电机效率高、启动转矩大、功率因数高（呈容性负载状态下运行）等特点，是降低低产量井冲次的较理想电机。在野外抽油机上应用可靠性强，维护费用低

10、，但价格偏高。 三、调速（低速）技术的特点分析1718永磁节能电动机配高原700型皮带机冲次对比表变速箱皮带轮直径(mm)电机皮带轮直径（mm）冲次24极电机16极电机12极电机8极电机6极电机2101400.91 1.36 1.82 2.72 3.63 2101801.17 1.75 2.33 3.50 4.67 2102281.48 2.22 2.96 4.44 5.92 2102781.80 2.70 3.61 5.41 7.21 2103182.06 3.09 4.13 6.19 8.25 4141400.46 0.69 0.92 1.38 1.84 4141800.59 0.89 1

11、.18 1.78 2.37 4142280.75 1.13 1.50 2.25 3.00 4142780.91 1.37 1.83 2.74 3.66 4143181.05 1.57 2.09 3.14 4.18 5141400.37 0.56 0.74 1.11 1.48 5141800.48 0.72 0.95 1.43 1.91 5142280.60 0.91 1.21 1.81 2.42 5142780.74 1.10 1.47 2.21 2.95 1819永磁节能电动机配高原700型皮带机冲次对比表变速箱皮带轮直径(mm)电机皮带轮直径（mm）冲次24极电机16极电机12极电机8极电

12、机6极电机6141400.31 0.47 0.62 0.93 1.24 6141800.40 0.60 0.80 1.20 1.60 6142280.51 0.76 1.01 1.52 2.02 6142780.62 0.93 1.23 1.85 2.47 6143180.71 1.06 1.41 2.12 2.82 6861400.28 0.42 0.56 0.83 1.11 6862280.45 0.68 0.91 1.36 1.81 6862280.45 0.68 0.91 1.36 1.81 6862780.55 0.83 1.10 1.66 2.21 6863180.63 0.95

13、1.26 1.89 2.53 1920永磁节能电机配游梁机冲次对比表变速箱皮带轮直径(mm)电机皮带轮直径（mm）冲次24极电机16极电机12极电机8极电机6极电机9001401.2 1.8 2.5 3.7 4.9 9001801.6 2.4 3.2 4.7 6.3 9002282.0 3.0 4.0 6.0 8.0 9002782.4 3.7 4.9 7.3 9.7 9003182.8 4.2 5.6 8.4 11.1 10001401.1 1.7 2.2 3.3 4.4 10001801.4 2.1 2.8 4.3 5.7 10002281.8 2.7 3.6 5.4 7.2 100027

14、82.2 3.3 4.4 6.6 8.8 10003182.5 3.8 5.0 7.5 10.0 2021永磁节能电机配游梁机冲次对比表变速箱皮带轮直径(mm)电机皮带轮直径（mm）冲次24极电机16极电机12极电机8极电机6极电机11001401.0 1.5 2.0 3.0 4.0 11001801.3 1.9 2.6 3.9 5.2 11002281.6 2.4 3.3 4.9 6.5 11002782.0 3.0 4.0 6.0 8.0 11003182.3 3.4 4.6 6.8 9.1 11401401.0 1.5 1.9 2.9 3.9 11401801.2 1.9 2.5 3.7

15、 5.0 11402281.6 2.4 3.2 4.7 6.3 11402781.9 2.9 3.8 5.8 7.7 11403182.2 3.3 4.4 6.6 8.8 21四、低速永磁电机的应用案例4.1、清河采油厂现状 清河采油厂南、北两区现有油井1000余口，其中稠油井298口，所用电机大多数为37KW电磁调速电机，实际运行功率小，功率因数低，严重存在“大马拉小车”的现象。电磁调速电机的主要缺点是：1.电磁调速异步电动机的电枢损耗和它与磁极转速之差成比例地增大，故低速时电枢发热严重，效率相当低，只适用于调速范围适中的小容量电机，这是其主要缺点。2.高速区调速特性软，不能全速运行。3.电

16、磁调整系统要多耗一部分电能，多时高达2kW。4 .体积大，重量大，成本高。22四、低速永磁电机的应用案例4.2、清河采油厂电动机改造方案针对清河采油厂现状，我公司采用16极低转速的稀土永磁电机替代原有高耗能的电磁调速电动机。16极低转速的永磁电机主要特点是：1.效率高，额定效率在94%以上，在低负载率下效率更加优于异步电机。2.启动转矩大，以16极22KW电机为例，启动转矩高达1456N.m。3.功率因数高，运行电流小，额定功率因数在0.97以上，且永磁电机在低负载运行时仍可保持高的功率因数。4.既可呈容性又可呈感性负载运行，这一特性最大限度的减少线路损耗，减少线路压降，提高供电质量。5.是新研制的产品，该电机同步转速375转/分，是降低低产量井冲次的最理想电机。该电机与齿轮减速电机相比具有功率因数高，运行维护费用低。23四、低速永磁电机的应用案例4.3、清河采油厂永磁电机改造效益清河采油厂单井平均日耗电260kw.h，改造后日均耗电160kw.h,则每口油井年节电费用为：（260-160）*0.57*360=20520元单台永磁电机平均价格为3.5万元，则投资回收期为：35000/20520=1.7年有功节电率38.46%，综合节电率43.18% 2425四、低速永磁电机的应用案例 对俄罗斯U