姚緒慶

摘 要 本文分析了影響抽油機(jī)井異步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)的因素，闡述了提高電機(jī)功率因數(shù)降低耗電的方式及效果，對(duì)今年進(jìn)一步提高抽油機(jī)井異步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)電降耗有一定指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞 抽油機(jī) 電機(jī)功率因數(shù) 影響因素 措施 效果

中圖分類號(hào)：TE08 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1影響抽油機(jī)井異步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)的因素

1.1影響因素

目前抽油機(jī)井的電動(dòng)機(jī)大部分還是三相異步電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與定子間的氣隙是決定異步電動(dòng)機(jī)需要耗用較多無(wú)用功的主要因素，而異步電動(dòng)機(jī)所耗用的無(wú)功功率是由其空載時(shí)的無(wú)功功率和一定負(fù)載下無(wú)功功率增加值兩部分所組成。所以要改善異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)就要盡量避免電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行，并盡可能提高其負(fù)載率，同時(shí)利用科技進(jìn)步降低空載時(shí)的無(wú)用功率。

1.2異步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)和負(fù)載率的關(guān)系

在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，統(tǒng)計(jì)了電機(jī)負(fù)載率與功率因數(shù)關(guān)系表（表1）。

從電機(jī)的負(fù)載率和功率因數(shù)的關(guān)系可以看出三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率越高，功率因數(shù)越大。提高電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率是提高功率因數(shù)的主要手段。

2提高抽油機(jī)井電機(jī)功率因數(shù)的措施及效果

2.1合理選用電動(dòng)機(jī)的功率，提高功率因數(shù)和效率

電機(jī)“在大馬拉小車”、輕載和空載等運(yùn)行狀態(tài)，均會(huì)造成電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)偏低，耗用無(wú)用功比例增大，電能損失增加。因此，合理選擇電動(dòng)機(jī)容量，使之與機(jī)械負(fù)載功率相匹配，提高電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率，是改善其功因數(shù)的主要方法之一。當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于最佳負(fù)載率狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，其效率最高，功率因數(shù)最大。目前，我們現(xiàn)場(chǎng)使用的抽油機(jī)中，游量式抽油機(jī)占90%以上，造成電機(jī)功率偏大的主要原因是游量式抽油機(jī)的啟動(dòng)電流大，抽油機(jī)運(yùn)行過(guò)程中電機(jī)的負(fù)荷差異大。

2.2優(yōu)化抽油機(jī)井的工作制度

在保證合理沉沒度的前提下，合理選擇泵徑泵深和抽油機(jī)的沖程和沖數(shù)。第一，優(yōu)化泵徑和泵深參數(shù)，降低抽油機(jī)驢頭的懸點(diǎn)載荷。第二，優(yōu)化抽油機(jī)的沖程和沖數(shù)，降低電機(jī)的輸出扭矩。電機(jī)的負(fù)荷降低有利于匹配較低的電機(jī)功率，提高電機(jī)的負(fù)載率，達(dá)到功率因數(shù)提高的目的。電機(jī)的輸出功率是扭矩和角速度的積。實(shí)際生產(chǎn)中選擇合理的沖程和沖數(shù)以選擇電機(jī)的匹配功率最小和耗電量最低為原則。根據(jù)泵徑的適宜深度和油井的供液能力，供液好的油井盡可能的加大泵徑上提泵掛；供液差的井選擇小泵深抽，一定要選擇合適的沖數(shù)，目前的技術(shù)和設(shè)備已能滿足生產(chǎn)的需要，且不可采用大沖數(shù)。泵徑和泵深的選擇是關(guān)鍵，是抽油機(jī)沖程和沖數(shù)選擇的基礎(chǔ)，因此油井作業(yè)時(shí)，要確定合理的工作制度，為電機(jī)功率的降低創(chuàng)造條件。

2.3實(shí)現(xiàn)電機(jī)的低載啟動(dòng)，降低電機(jī)的匹配功率

抽油機(jī)井匹配電機(jī)功率較大的主要原因是抽油機(jī)電機(jī)帶載啟動(dòng)和負(fù)荷的不均勻性，造成大馬拉小車的現(xiàn)象，這是功率因數(shù)偏低的主要原因。實(shí)現(xiàn)電機(jī)的低載啟動(dòng)，是提高電機(jī)負(fù)載率的有效途徑。目前實(shí)際生產(chǎn)中有變頻啟動(dòng)，減速器減速啟動(dòng)和通過(guò)離合器啟動(dòng)。2012年應(yīng)用較成功的是變頻啟動(dòng)和減速器減速啟動(dòng)，降低了電機(jī)的匹配功率。特別是通過(guò)變頻技術(shù)的應(yīng)用，取得了較好的效果。減速器減速啟動(dòng)，應(yīng)用較成功的是低沖數(shù)電機(jī)的使用，通過(guò)減速器將電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速減低，達(dá)到降低匹配功率的目的，提高電機(jī)的負(fù)載率（表2）。

2.4使用和推廣永磁電機(jī)

永磁電機(jī)與普通三相異步電動(dòng)機(jī)相比，不需要無(wú)功勵(lì)磁電流，可以顯著提高功率因素。通過(guò)減少定子電流和定子電阻損耗，電機(jī)效率提高2-8%。永磁電機(jī)在25-120%額定負(fù)荷范圍內(nèi)，均可保持較高的效率和功率因素。高效高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩同步電機(jī)比普通感應(yīng)電機(jī)的起動(dòng)扭矩大50-100%?？梢源娲笠惶?hào)電機(jī)座號(hào)，節(jié)電率在20%左右。2012年10月份試驗(yàn)5口井，功率因素提高0.42，系統(tǒng)效率提高4.4%。在實(shí)際使用中，電機(jī)的功率降低一個(gè)等級(jí)，功率因素普遍較高。

2.5在低壓供配電系統(tǒng)中裝設(shè)電容器無(wú)功補(bǔ)償裝置

為保證降低電網(wǎng)中的無(wú)功功率，提高功率因數(shù)，保證有功功率的充分利用，提系統(tǒng)的供電效率和電壓質(zhì)量，減少線路損耗，降低配電線路的成本，節(jié)約電能，通常在低壓供配電系統(tǒng)中裝設(shè)電容器無(wú)功補(bǔ)償裝置。根據(jù)電容器在供電系統(tǒng)中的裝設(shè)位置，可分為高壓集中補(bǔ)償、低壓成組補(bǔ)償和低壓分散補(bǔ)償三種方式。我們目前都在自控箱內(nèi)安裝電容器，和電機(jī)的三相電源并聯(lián)，起到提高功率因數(shù)的目的。

3幾點(diǎn)結(jié)論

（1）嚴(yán)格控制電動(dòng)機(jī)功率，提高設(shè)備負(fù)載率，達(dá)到合理運(yùn)行

（2）抽油機(jī)井采用合理的工作制度，是降低電機(jī)匹配功率，提高功率因數(shù)的關(guān)鍵。

（3）推廣永磁電機(jī)的使用，降低匹配功率和提高功率因數(shù)。

（4）電機(jī)的低載啟動(dòng)，其中包括使用變頻柜和低沖數(shù)電機(jī)，解決了“大馬拉小車”的問題。

參考文獻(xiàn)

[1] 張慶新，王鳳翔.異步電機(jī)的功率因數(shù)檢測(cè)及其控制[J].電工技術(shù)雜志，2001（10）.