抽油機電（diàn）機（jī）高耗低效探因及節能降耗措施

【好色先生视频污電機導（dǎo）讀】：在勝利油田等各采油廠，電機是原（yuán）油生產的主要動力，被廣泛應用在油田（tián）生產生活的各個領域，機械（xiè）采油（yóu）、注水、油氣集輸三大係統（tǒng）的電力驅動裝備幾乎是電機，可以說電機是油田的主要用電（diàn）設備（bèi），占總耗電量的80%。然而，在實際生產過程中，由於管（guǎn）理技術水平（píng）等問題，很（hěn）多電機處於輕載、低效、高耗能的運行狀態，電能浪費嚴重（chóng）。因（yīn）此，電（diàn）機節能降耗是油田（tián）節電（diàn）降耗、降低開采（cǎi）成本（běn）的主要探索方向。

一、電機高耗低效運行的原因

勝利油田使用電機的機采係統、輸油（氣）係（xì）統、注水係統、水泵係統，其電機（jī）的運行狀況均不樂觀，離經濟運行有一定的差距，造成電機效率低下，能耗過大。其原因主要有以下幾個方麵：

1.1老舊電機數量仍然較多

部分電機使（shǐ）用時間過長，內部材料老化嚴（yán）重，有些電機的使用時間在20-30年以上；而另一部分電機製造工藝已屬落後淘（táo）汰技術，各類技術性能參數遠差（chà）於新型電機（jī）。無論是電機過舊（jiù）還是製造工藝過（guò）時（shí），均會造成電（diàn）機運行負擔加重，電機效率低下（xià），電機損耗也遠遠高（gāo）於（yú）新裝或新型電機。

1.2電機匹配不當，運（yùn）行設置不科學（xué）

機械設備與電機（jī）配套不合理，包括形式選用不合理、容量選用不合（hé）理、轉矩和轉速選（xuǎn）用，不合理等現象比（bǐ）較普遍，而機動設備的用戶（hù）也由於對設備的選用不合理，運行方式不合理，造成大量的電機處於低效率運行（háng）狀態。很多（duō）電機在選配時沒有認真規（guī）劃，導致真正投（tóu）入使用後電機額定功率對匹配功（gōng）率過大（大馬拉小車）或過小（小馬（mǎ）拉大車）的問題。其（qí）中“大馬拉小車”使電機多損耗（hào）了一部分空載損耗；而“小馬拉大車（chē）”則使（shǐ）電機超負荷運行，電機負擔過重，電機溫升過高，嚴重影響電機使用（yòng）壽命。

1.3特殊（shū）工藝（yì）或生產發展需要是電機高耗低效（xiào）運行的重要因素。

（1）采油係統（tǒng）。抽油機由（yóu）於其特殊的運行要求，所匹配的抽油機電機必須同時滿足（zú）最大衝程，最大衝次，最大允許（xǔ）掛重（chóng）的三個要求，還須具有足夠的堵轉轉矩，以（yǐ）克服抽油機啟動時嚴重的靜態不平衡。因此，往往（wǎng）抽油機在設計時確定的安裝容量裕度較大。如6型抽油機配Y200L-6/18.5kW，10型抽油機配Y250M-6/30kW等，但實際（jì）功率卻比額定功率要小的多。因此，在（zài）抽油機電機的選配上往往安裝了容量較大的電機，增加了電機的空載損耗；而抽油機的特殊的負荷變化，使得電機（jī）的（de）無用功增加，這都使采油係（xì）統和電機的效率較（jiào）低（dī）。

（2）泵類。鑒於油田對輸油注水站點擴容的考（kǎo）慮，有時在泵及電機的選配上采取以大帶小的方法，以（yǐ）滿足以後發展的需要，但很（hěn）多站點輸油量或注水量較小或不斷萎（wěi）縮，造成原來的泵機組（zǔ）配置過大，即嚴重的（de）“大馬拉小車”，且這種狀況更多的時候不能立即更變，造成較為（wéi）嚴（yán）重的電能損失。

二、電機（jī）節能測試實驗

為了研究電機節（jiē）能潛（qián）力，特對油（yóu）田（tián）中電機使用最廣泛的抽油機電機和泵類電機進行了節（jiē）能測試實驗。

2.1抽油機電機（jī）節能實驗

對孤東油田2-13-14井的電機進行了測試，實驗主要是通過更換電機（改變電機額定功率大小）來論證節電潛力。

監測發現，在2-13-14井上將Y160 M-6（7.5 kW）電機更換為Y112 M-4B5（4 kW）後，額定功率雖然降低（dī）3.5kW，但保證了正常的生產需要，且抽油係統效率（lǜ）略有升高，平衡度保持（chí）在（zài）80%-110％之（zhī）間（jiān），有（yǒu）功功率從2.39 kW降低到1.45 kW，平均有功（gōng）節電率達到了36.08%。

通過（guò）該實驗說明：對抽油機等負載不平穩的係統，可根據電機的實（shí）際有功功率大小（xiǎo），選用或（huò）更（gèng）換（huàn）匹配的電機，降低額定功率，減小功率損失，提高電機電能利用率。

2.2泵類電機節能實驗

對孤東聯合站2#鍋爐（lú）房的4#水泵電機進行測試實驗，方法是對電（diàn）機在安裝變頻裝置前後的功率變化情況（有功節電率）進（jìn）行測算，進而論證變頻（pín）器對電機的影響。水泵電機控製櫃安（ān）裝（zhuāng）了變頻器後，可根據生（shēng）產需要自由調節頻率，進而改變泵（bèng）流量和有功功率，為了（le）方（fāng）便說（shuō）明問（wèn）題，我們（men）可以（yǐ）采集（jí）多個頻率點進行（háng）對比，測算節電率，監測中選取工頻（50 Hz）和47 Hz兩個頻率點。通過監測，頻（pín）率在47 Hz時，有功功率比工頻（50 Hz）時減小4.56 kW，功率因（yīn）數提高0.0917，有功節電率達到了14.29%。

通過該（gāi）實驗說明：安裝變頻裝置後，不僅可以自由設置頻率，即電機以不同的轉速運行，從而達到需要的生產參數（如流量），方（fāng）便生（shēng）產中靈活調配，而且還可以在保證生產要求的前提下，提高功率因數，降低有功，減少不必要的損耗，是（shì）電機節能的有效途徑。

三、抽油機電機（jī）節能措施

電機降低損耗主要從恒定損耗（鐵耗（hào）和機械損耗）、銅耗及雜散損耗這三個方麵人手，實（shí）際中的各種措施（shī）也是（shì）以減少這三種損耗中一個或多個為本質（zhì）的方法，具體（tǐ）的應用中則主要有以下幾種（zhǒng）措施：

3.1選用高效節能型（xíng）電機或專用電機（jī），淘汰老舊落（luò）後電機

高（gāo）效節能型電機的電機損耗僅是傳統落後電機的（de）幾分之一，但電機效率卻明（míng）顯高於同狀態下（xià）一般電（diàn）機，是老舊落後電機更（gèng）替的（de）首選。

（1）永磁同步電機。抽（chōu）油機上使（shǐ）用的永磁同（tóng）步電機是一種異步啟（qǐ）動的同步電機，由轉子交流啟動後牽入同步運（yùn）行，類似於交流同（tóng）步電機。其運行（háng）是靠定子繞圈在氣隙中產生的旋轉（zhuǎn）磁場與轉子上磁鋼間的相互吸引，使轉子與定子氣隙磁場同步旋轉而做功。其轉子等效電阻電路（lù），故功率因數高，因無磁勵（lì）電流，其空載損耗小。電機效率可達96％左右，較三相異步電機高（gāo）。

（2）直流電機。直流電機有優良的控製性能，其機械特性和調速特（tè）性均（jun1）為平行的直線，這是各類交流電動（dòng）機所沒有的特性。此外，直流電動（dòng）機還（hái）有起動（dòng）轉矩大、效率高、調速方便、動態特性好等特（tè）點（diǎn）。

（3）其他（tā）專用電機（jī）。對有特殊工藝要（yào）求的設備，其對電機（jī）某一方麵性能的要求不同，應結合具體情況具體裝（zhuāng）配，盡量減少因普通電機為彌補專用電機性能而造成（chéng）額（é）外（wài）電機電耗。

3.2正確匹配電（diàn）機功率

在選擇電機時應（yīng）注（zhù）意以下兩點：

（1）如果電機功率選得過小，就會出現“小馬拉大車”現象，造成電機（jī）長期過載，使其絕緣因發（fā）熱（rè）而損壞，甚至電機被燒毀。

（2）如果電機功率選得過大，就會出現“大馬拉小（xiǎo）車”現象。其輸出機械功率不能得到充分利用，功率因數和（hé）效率都不高，不但對用戶和電網不利，而且還會造成電能浪費。

要正確選擇電動機（jī）的功率，必須經過以下計算或比較：

（1）對於恒定負載連續工（gōng）作（zuò）方式，所選電（diàn）機的額定功率應等於或稍大於計（jì）算所得（dé）的功（gōng）率。

（2）短時工作定額的電（diàn）機，與功率相同的連續工作定額的電機相比，最大轉矩大，重（chóng）量小，價格（gé）低。因此，在條（tiáo）件許（xǔ）可（kě）時，應盡量選用短時工作（zuò）定額的電機。

（3）對於（yú）斷（duàn）續工作定額的電機（jī），其功率的選擇要根據負載持續率的大小（xiǎo），選用專門用於（yú）斷續（xù）運行方式的電機。此外，也可用類（lèi）比法來選擇電動機的功率。所謂類比法。就是與類（lèi）似生產係統（tǒng）所（suǒ）用電機的功率進行對（duì）比。

具體做法是（shì）：了解本單位或附近其他單位的類似生產係統使用多大功（gōng）率的電機，然後選用相近功率的電機進行試車（chē）。驗證（zhèng）所選電機（jī）與生（shēng）產機械是（shì）否匹配。驗證的方法是：使電（diàn）機（jī）帶動生產機械運（yùn）轉，用鉗形電流表（biǎo）測量電機的工作電流，將測得的電流與該（gāi）電機銘牌上標（biāo）出的額定電流進行對比。如（rú）果電機的實際工作電流與銘牌上標出的額（é）定電流（liú）上下相（xiàng）差不大，則表（biǎo）明所選電機的功率合適。

如果電機的（de）實際工作電（diàn）流比銘牌上標出的額定電流低70％左右，則（zé）表明電機的功率選得過大（即大馬拉小車）應調（diào）換功（gōng）率較小的電機。如果測得的電機工作（zuò）電流比銘牌上標出的額定電流大40%以上（shàng），則表明電機的功率選得過小（xiǎo）（即“小馬（mǎ）拉大車”，應調換（huàn）功（gōng）率較大的電機。

3.3針對不同係統，合理調整係統參數，科學維護，加強管理節能

電機的日常維護也是決定電機是否高效低耗經濟運行的重要因素，要按照係統參數設置的要求，定期檢查電機運轉情（qíng）況，優化管理和維護。避免電機長時間超負荷、高（gāo）溫運行，對電機效率過低、不能經濟運行（háng）的電機要及時進行原因監測分析，調整負載狀態，盡可能地保持電機長時間（jiān）處於經濟運行狀態（tài）。

對運行的各個係統，進行正確的參數設置，監控電機與終端裝置的（de）匹配狀況，避免“大馬（mǎ）拉小車”和“小馬拉大車”現象（xiàng），讓電機始終保持在經濟運行位置。

（1）機采係統。采油係統具（jù）有電（diàn）機啟動電流大，運（yùn）行功（gōng）率（lǜ）遠低於電機額定功率，負荷時（shí）刻（kè）變化，有上下兩個（gè）臨界點，這些特點（diǎn）要求定期使用（yòng）嵌型電流表等簡易儀器測試（shì）抽油機上下衝程最大電流，調整平衡度，使抽油機平衡度保持（chí）在80%-110%，將電機的無用功降（jiàng）低到最小。此外，對日（rì）產液量太小的（de）油井，采取間開的方法，既可以聚積采油能量提高采油效率，又可節約間歇（xiē）停井時（shí）的電量，如一天平（píng）均停井12小（xiǎo）時，相應的（de）可節（jiē）省50％的（de）電費。

2008年6月，孤東采油廠選擇了60口抽油機井進行電機中間軸改造，在不影響液量（liàng）和原油正常生產（chǎn）的情（qíng）況下，單（dān）井平均衝次降低1.8次／分，單井平均輸入功率下降（jiàng）2.49千瓦，單井日節（jiē）電59.5千瓦時，係（xì）統效率提高（gāo）5.05％，綜合節電率達29.8％。該技術的應用不僅解決了供液不足、動液麵低、產能低的抽油機井運行能耗大的問題（tí），而（ér）且解決了抽（chōu）油機井其動（dòng）力矩大與運行功率（lǜ）小之間的矛盾，避免了抽油機不必要的高速運行導致（zhì）的能耗大、減速箱（xiāng）磨損快等問（wèn）題。

（2）泵（bèng）係統（tǒng）。無論是輸油泵、注水泵或循環水泵，均要監控（kòng）壓力（lì）值，推算或測量流量變化，分析生產需求與泵、電（diàn）機（jī）的生產能力的匹配情況。對嚴重大材小用的泵、電機，可考慮更換較小容量，或對電（diàn）機（jī）進行調速，降低有功功率；對嚴重不能（néng）滿足生產的可以增（zēng）加（jiā）泵（bèng）數量或（huò）更換大容量泵和電機。

3.4使用軟啟動、變頻（pín）調速裝置或安裝節電裝置

通常感應電動機采用直接啟（qǐ）動或一般啟動的方法，電機的全壓起動電流為額定電流的5-7倍，不僅損耗大，對電網衝擊也（yě）大，機械磨損，振漏大。如果用變（biàn）頻調速啟動，可以（yǐ）將起動電流限製到很小，即使是滿載起動（dòng），也隻比額定電流稍大就可（kě）以（yǐ）了，損（sǔn）耗大大降低（dī），既不衝擊（jī）電網（wǎng），又不衝擊機械。

四、結束語

目（mù）前使用（yòng）較多的電機是交流電機，約占各類電機總數的85％以上，它（tā）具有結（jié）構簡單、價廉、不需維護等優點，但它的弱點是調速困難（nán），因而在許多應用場合受到限製或借（jiè）助（zhù）機械方式來實現調速（sù）。使用變頻器調速信號傳遞快（kuài）、控製係統時滯小、反應靈敏、調節係統控製精度高、使用方便、有利於提高產量、保（bǎo）證質量、降低生產成本，因而使用變頻器是企業節能降耗的首選產品。

變頻器就負載類型而言主（zhǔ）要有兩方麵的典型應用：

（1）以改進（jìn）工藝為主要目的，確保（bǎo）工藝過程中的最（zuì）佳轉（zhuǎn）速、不同負載下的最佳轉速以及準確定（dìng）位等。以其優良的調速性（xìng）能，提高生產率、提（tí）高（gāo）產品質量、提高舒（shū）適性，使設備合理化，適應或改（gǎi）善環境等。

（2）以節能為主要目的，以流（liú）量（liàng）或壓力需要調節的風機、泵類機械的轉速（sù）控（kòng）製來（lái）實現節能，改造效果非常顯著。

隨著節能節電（diàn）技術的不斷發展，針（zhēn）對電機節電的各類節電裝置也不斷湧現，其主要原（yuán）理是通過各種不同手段動（dòng）態調節電機（jī）運行狀態過程中的（de）電壓電流，在保證電機（jī）轉速的前提下，保持電機的輸出（chū）轉（zhuǎn）矩與負載的精確（què）匹配，有效地減少有功（gōng）功（gōng）率和無功功（gōng）率損耗，也相應減少了磁損耗，同時使電（diàn）機的功率因數提高。一般情況下綜合節電率在15％以上（shàng）。