莫晗（大慶油田有限責任公司第六采油廠）

喇嘛甸油田異步電動機節(jié)能改造試驗

莫晗（大慶油田有限責任公司第六采油廠）

針對喇嘛甸油田抽油機井常規(guī)異步電動機的使用現狀，確定了異步電動機的節(jié)能改造原則、技術標準和方式，開展了雙功率和雙極雙速改造，可實現大功率啟動，小功率運行，可以有效解決抽油機井裝機功率偏大的問題，同時滿足油井負載啟動、輕載運行的條件，取得了較好的節(jié)能效果，實現了抽油機井節(jié)能降耗和閑置資產的再利用。

抽油機 異步電動機 節(jié)能改造

近年來，針對抽油機井常規(guī)異步電動機能耗高的問題，喇嘛甸油田采取了以永磁電動機節(jié)能技術替代常規(guī)異步電動機的措施，降低了抽油機井能耗，達到了節(jié)能的目的，但同時也造成大量常規(guī)異步電動機閑置。因此，為了提高閑置資產的利用率，對閑置常規(guī)異步電動機進行技術改造，在保持電動機原有的轉子和定子的鐵芯不變的基礎上，采用重新繞組和接線方式，滿足抽油機井動態(tài)變化和節(jié)能降耗的需要。

1 常規(guī)電動機改造原則及標準

1.1電動機改造原則

油井用異步電動機的節(jié)能改造，應遵循以下原則：一是改造后可提高電動機負載率及相應效率；二是為降低成本，原電動機設備結構應盡可能再利用，例如電動機轉子和定子的鐵芯盡可能采用，繞組可重新繞制；三是改造后必須提升相應的電動機性能，如絕緣性能，過載性能，啟動力矩，耐熱等級等。

1.2技術標準

無論是新電動機，還是改造電動機，都必須滿足國家電動機質量標準。此外，對于油田野外使用的電動機，改造還需遵循以下標準：一是環(huán)境溫度為-40～+40 ℃，額定電壓為 380V，額定頻率為50Hz；二是改造電動機為了保持較好的耐用性和效率，絕緣等級、耐熱等級要在原基礎上提高，絕緣等級一般由B級提高到F級，耐熱等級應達到155 ℃左右；三是改造后電動機起動力矩達到電動機額定功率的力矩要求；四是節(jié)能改造，必須實現比原有電動機的更好節(jié)能效果。

2 電動機雙功率節(jié)能改造

2.1技術原理

雙功率改造技術是在單槽內下入雙線，形成雙繞阻，即啟動繞組和工作繞組。電動機啟動時，啟動繞組運行（啟動功率）啟動電動機，以滿足抽油機啟動時需高扭矩的要求，啟動后轉入工作繞組，小功率正常運行，實現啟動大功率和運行小功率兩種功率，滿足油井重載啟動、輕載運行的條件。在不降低電動機較大啟動力矩的前提下，可有效降低油井運行時的額定功率和實耗功率，具有降低能耗和提高負載率的雙重效果。

兩套繞組在電動機的內部串聯如圖1所示，U1U2、 V1V2、 W1W2為 啟 動 繞 組 ， U2U3、 V2V3、 W2W3為 運 行 繞 組[1]。

圖1 雙功率電動機繞組的接線方式

2.2現場試驗情況

現場使用表明，雙功率電動機可以在啟動后實現 自動切換 ， 啟 動 75kW， 啟 動順利， 運 行 55 kW，經較長時間觀察運行無問題。盡管試驗井均為負荷較大油井，現場測試表明，有功、無功均有所下降，平均有功節(jié)電率達到 11.09%，綜合節(jié)電率達到 19.2%，見表1。

表1 雙功率改造實施前后效果對比

3 電動機雙極雙速節(jié)能改造

3.1改造原理

該技術利用定子單槽內下入單線，引出多組頭，通過在多組頭之間改變接線方式實現“雙極雙速”。改造后根據油井生產水平選擇電動機功率級別提高負載水平，降低油井能耗，同時利用雙轉速設 計實現便 捷 的 調 參 優(yōu)化，改 善 油 井 供 排關系[2]。

改造后的電動機轉子和定子的鐵芯都保持不變，采用正旋繞組，對定子繞組重新繞制，提高電機轉矩，降低震動和噪音，使電動機的各項性能得到改善。

3.2試驗效果

原單速電動機改造后為雙速電動機，即6級電動機改造后為 6/8級電動機，8級電動機改造后為 6/ 8 級 、8/10 級和 8/12 級三 種級別 電動機 ?，F場 測試表明，常規(guī)異步電動機進行雙極雙速節(jié)能改造，裝機 功 率 由 改 造 前 的 54.4kW 下 降 到 改 造 后 的 38.8 kW， 有 功 節(jié) 電 率 為 10.09% ， 無 功 功 率 下 降 9.23 kvar， 負 載 率 由 18.03% 提 高 到 22.78%， 提 高 了 4.75個百分點，見表2。

表2 電動機雙極雙速改造前后效果對比

4 經濟效益評價

4.1雙功率改造

試驗后，平均裝機功率降低 17.35kW，有功功率 下降 1.02kW，有 功節(jié) 電率達 8.5%， 平均 單井 日節(jié) 電 24.48kWh， 電費單價 0.59 元/kWh，則 單 井 年節(jié)約電費為 5199元，單井投資 14600元，投資回收期 33.7個月。

4.2雙速電動機改造

試驗后，平均有功功率下降 0.99kW，平均負載 率 由 18.03% 提 高 到 22.78% ， 提 高 了 4.75 個 百 分點 ， 平 均 有 功 節(jié) 電 率 10.09%， 平 均 單 井 日 節(jié) 電23.76kWh， 電 費 單 價 0.59 元/kWh，則單 井 年 節(jié) 約電費為 5046元，單井投資 7200萬元，投資回收期17.1 個月。

5 結論及認識

1）油田在用的高能耗及閑置的常規(guī)異步電動機，通過選取經濟、合適的節(jié)能改造方式，既可解決油井拖動電動機的高能耗問題，也能提高閑置資產的再利用率。

2）常規(guī)的電動機雙功率改造方式可實現大功率啟動、小功率運行，可以有效解決抽油機井裝機功率偏大的問題，同時滿足油井重載啟動、輕載運行的條件。

3）雙速電動機改造方式可保持原有電動機轉子和定子鐵芯不變，通過采用正旋繞組改造定子繞組繞制方式，提高電動機轉矩，能實現油井便捷的調參優(yōu)化，改善油井供排關系。

[1] 朱義書.常規(guī)異步電機雙極雙速節(jié)能改造推廣[J].中國科技信息,2011(11).

[2] 楊慧,田云龍,朱家龍.雙繞組雙功率節(jié)能電動機的研制與應用[J].采油工程,2007(2):49-51.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.007.025

2013-03-05）

莫晗，工程師，1999年畢業(yè)于石油大學 （華東），從事機 采 井 節(jié) 能 工 作 ， E-mail： mohan@petrochina.com.cn， 地 址 ： 黑 龍江省大慶油田有限責任公司第六采油廠工程技術大隊，163114。