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據統計，到2008年底，大慶油田有抽油機井(柱塞泵井)37803口、潛油泵井2101口、螺桿泵井4584口，與之配套的電動機有數萬臺?？梢?，電動機節能是大慶油田當前節約能源，創造經濟和社會效益的主方向。電動機系統節能的主要內容包括:推廣高效節能電動機(稀土永磁電動機)，逐步淘汰低效電動機;合理匹配電動機拖動系統，消除“大馬拉小車”現象;提高電動機效率，逐步采用交流調速取代直流調速等。大慶油田在用電動機主要是Y、Y2系列。2003年上海電器科學研究院建立Y3系列低能耗要求，同時，GB18613—2012《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》也對電動機節能提出了新要求，但在大慶油田還沒有大面積推廣。
2電動機節能技術
(1)要提高電動機的效率，除了增加硅鋼片和銅線的用量及縮小風扇尺寸等措施外，還必須在新材料應用、制造工藝及優化設計等方面采取措施。比如，英國Brook公司對硅鋼材料的改進，以及南陽防爆電動機參與的鑄銅轉子電動機的研究都取得了很大的成績。(2)應用磁性槽楔或槽泥改造電動機，原理是消滅由電動機定、轉子槽齒效應產生的高頻渦流損耗和磁滯損耗，達到節能的目的。(3)星－三角轉換、改接線，通過改變繞組電壓和電流來改變電動機的實際輸出功率。這種方法使得電動機的輸出功率變為原來的1/3。減少輕載或空載運行，避免異步電動機效率下降到60%以下。(4)油田在用的螺桿泵永磁同步電動機，轉子采用永磁技術，相比傳統的銅轉子，永磁轉子可以減少15%～30%的損耗。另外，電力電子器件和空間矢量控制理論技術的進步，解決了同步電動機無法自起動的問題。(5)軟起動、PLC(可編程序控制器)控制、變頻調速等方法都和永磁電動機或隨著大功率電力電子元件發展起來的變頻技術密不可分。永磁電動機結構簡單、效率高、起動轉矩大，節能效果明顯。特別是螺桿泵永磁同步電動機，由于其自身的優點，在油田的應用越來越多。下面重點對永磁電動機在油田的應用進行介紹。
3永磁電動機在油田的應用
3．1永磁電動機的分類
根據建立磁場的方式的不同，電動機可分為電勵磁電機和永磁電機。常規永磁電機分為以下五類:永磁直流電動機、異步起動永磁同步電動機、永磁無刷直流電動機、調速永磁同步電動機和永磁同步發電動機。
3．2油田抽油機用永磁電動機的特點
抽油機是油田主要生產機械，抽油機對電動機的要求是大起動轉矩、高效率和寬廣的經濟運行范圍。若采用一般的異步電動機，為滿足抽油機大起動轉矩的要求，需配置特殊要求的大容量異步電動機。這樣，電動機的功率就會較大，在正常運行時平均負載率較低，效率和功率因數低，造成電能的大量浪費。油田抽油機用380V永磁同步電動機包括11kW、15kW、18．5kW、22kW、30kW、37kW、45kW共7個功率等級，與一般異步電動機的替代關系如表1所示。從表1中選取22kW、6極永磁同步電動機與其所代替的37kW、6極異步電動機進行性能對比，如表2所示?？梢?，永磁同步電動機起動轉矩能夠滿足要求，起動電流與異步電動機基本相當，效率和功率因數明顯高于異步電動機。綜上所述，永磁同步電動機具有以下特點。(1)功率因數高。通過合理設計，可以使其工作在滯后功率因數，甚至超前功率因數。(2)效率高。正常運行時無勵磁損耗，高功率因數使得定子電流較小，定子繞組損耗較小。這在小功率電動機中體現得尤為明顯。(3)具有寬的效率范圍。永磁電動機在25%～120%額定負載范圍內都有較高的效率。
3．3螺桿泵永磁同步電動機在油田的應用
螺桿泵永磁同步電動機采用立式安裝，空心軸結構。螺桿泵位于地下千米，它的光桿連接永磁同步電動機的空心軸。這樣，永磁同步電動機輸出的轉矩可直接傳遞給螺桿泵，省去了現有抽油機復雜的皮帶減速傳動裝置、齒輪箱減速傳動裝置和防反轉制動機構，也同時省去了人工反復更換皮帶輪、變速調參等檢修、維護工作，大大節約了人力、物力。螺桿泵永磁電動機結構相對簡單、體積小、重量輕、損耗小、效率高。和直流電動機相比，它沒有直流電動機的換向器和電刷;和異步電動機相比，它不需要無功勵磁電流，因而效率和功率因數高，定子電流和定子電阻損耗減小;和普通同步電動機相比，它省去了勵磁裝置，簡化了結構，提高了效率?；诼輻U泵永磁電動機的諸多優點，大慶油田已經開始逐步推廣、應用螺桿泵采油技術。相信在不久的將來，螺桿泵永磁電動機在油田的應用會越來越多。
作者:阮萬江 鄧麗偉 龐博美 單位:大慶油田電力集團電力工程技術服務公司電器設備修造廠 大慶油田電力集團供電公司中心試驗所
