唐淑艷（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

抽油機(jī)作為油田一種常用舉升設(shè)備，具有一次性投資低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在各大油田廣泛使用。以大慶油田為例，目前的抽油機(jī)、螺桿泵、電泵占比分別為79.7%、14.2%和6.1%，抽油機(jī)占人工舉升方式的主導(dǎo)地位?，F(xiàn)有游梁抽油機(jī)主要利用四連桿機(jī)構(gòu)將曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為驢頭的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)原油開(kāi)采。四連桿機(jī)構(gòu)的前端動(dòng)力主要來(lái)自于電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶減速和減速箱減速后獲得。整個(gè)傳動(dòng)過(guò)程中，除皮帶以外的傳動(dòng)件均為剛性，壽命較長(zhǎng)。皮帶由于其耐磨性較差，且長(zhǎng)期受拉壓作用，壽命較短，需定期更換?？偟膩?lái)說(shuō)，皮帶傳動(dòng)具有如下缺陷：功率損耗較大，不利于節(jié)能。一般皮帶傳動(dòng)的效率只有74.2%～95.0%；壽命較短，要定期更換。更換過(guò)程中，需要停機(jī)、反復(fù)調(diào)整電動(dòng)機(jī)和減速箱間距，影響時(shí)率且增加了工人勞動(dòng)量[1-3]；電動(dòng)機(jī)額定功率大，不利于節(jié)能。抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)一般采用Y系列異步電動(dòng)機(jī)，其效率低、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，為滿足啟動(dòng)時(shí)大扭矩需要，往往配備較大規(guī)格電動(dòng)機(jī)，極易造成大馬拉小車(chē)情況，不利于節(jié)能[4-5]；其他缺陷：潮濕環(huán)境皮帶易打滑、皮帶傳動(dòng)噪音大、電動(dòng)機(jī)及其支架占空間較大等問(wèn)題。

1 抽油機(jī)半直驅(qū)拖動(dòng)技術(shù)原理

半直驅(qū)技術(shù)主要是將普通Y系列異步電動(dòng)機(jī)換成低速大扭矩永磁同步電動(dòng)機(jī)，旋轉(zhuǎn)速度由高速變?yōu)榈退?；將電?dòng)機(jī)以聯(lián)軸器與減速器輸入軸連接，取消掉皮帶減速環(huán)節(jié)。實(shí)際中，所采用的技術(shù)方案是：將電動(dòng)機(jī)軸與減速器輸入軸連接，為保持穩(wěn)定，電動(dòng)機(jī)下方宜設(shè)置固定支撐體；為降低噪音，一般將電動(dòng)機(jī)置于護(hù)罩內(nèi)，并將電動(dòng)機(jī)置于減速箱一側(cè)（圖1），其基本參數(shù)見(jiàn)表1。

圖1 TYC-CYJ-24-271型半直驅(qū)裝置圖

表1 半直驅(qū)技術(shù)基本參數(shù)

采用半直驅(qū)永磁電動(dòng)機(jī)取代原有異步電動(dòng)機(jī)和皮帶驅(qū)動(dòng)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)部分占地明顯減??；取消皮帶輪，省去皮帶維護(hù)及更換工作，避免皮帶預(yù)緊力對(duì)傳動(dòng)效率影響；負(fù)載率變化對(duì)永磁電動(dòng)機(jī)能效幾乎無(wú)影響，電動(dòng)機(jī)始終保持高能效運(yùn)行；借用減速機(jī)固定電動(dòng)機(jī)定子，同軸連接轉(zhuǎn)子，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，變頻實(shí)現(xiàn)低速大扭矩，變頻調(diào)速最低0.1次/min；低噪音，故障率、維修成本低。

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

對(duì)A井應(yīng)用型號(hào)為T(mén)YC-CYJ-24-271的永磁半直驅(qū)拖動(dòng)裝置，進(jìn)行了更換前后能耗對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行GB/T 12497—2006《三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》、SY/T 5264—2012《油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測(cè)試計(jì)算方法》和SYT 6422—2017《石油企節(jié)能產(chǎn)品節(jié)能效果測(cè)定》三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試儀器參數(shù)及準(zhǔn)確度見(jiàn)表2，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 測(cè)試儀器參數(shù)及準(zhǔn)確度

表3 A井試驗(yàn)效果

由表3可知，試驗(yàn)井在應(yīng)用半直驅(qū)技術(shù)前后有功節(jié)電率18.15%、無(wú)功節(jié)電率84.71%、綜合節(jié)電率為26.08%，節(jié)電效果良好。

3 經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

對(duì)其他15井次推廣應(yīng)用，取得了較高經(jīng)濟(jì)效果，見(jiàn)表4。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，15口井平均單井有功節(jié)電3.11 kW，日節(jié)電74.64 kWh?？紤]半直驅(qū)和普通異步直驅(qū)電動(dòng)機(jī)投資成本，根據(jù)平均節(jié)電情況進(jìn)行經(jīng)濟(jì)測(cè)算及投資回收期評(píng)價(jià)。

表4 15口井應(yīng)用半直驅(qū)技術(shù)效果對(duì)比

1）老井由異步電動(dòng)機(jī)改造為半直驅(qū)電動(dòng)機(jī)時(shí)，單井增加投資為單臺(tái)改造費(fèi)用，即半直驅(qū)電動(dòng)機(jī)及控制箱費(fèi)用，每套約為8.2萬(wàn)元。單井平均有功節(jié)電3.11 kW，則年節(jié)電2.72×104kWh，按照電價(jià)0.637 1元/kWh計(jì)算，年節(jié)約費(fèi)用1.74萬(wàn)元。因此，投資回收期為4.71年。

2）新井投產(chǎn)時(shí)由采用異步電動(dòng)機(jī)方案改為采用半直驅(qū)方案評(píng)價(jià)。

此時(shí)，單井增加投資可以看做為更換方案增加費(fèi)用，即“半直驅(qū)電動(dòng)機(jī)+控制箱費(fèi)用”與“常規(guī)異步電動(dòng)機(jī)+控制箱費(fèi)用”之差。其中，常規(guī)異步電動(dòng)機(jī)+控制箱一次投資費(fèi)用約為5.5萬(wàn)元/套，半直驅(qū)電動(dòng)機(jī)+控制箱為8.2萬(wàn)元，則每套增加費(fèi)用約為2.7萬(wàn)元。由單井年節(jié)約費(fèi)用1.74萬(wàn)元，投資回收期為1.55年。

綜上，相比老井改造，對(duì)于新井投產(chǎn)時(shí)用半直驅(qū)代替常規(guī)Y系列異步電動(dòng)機(jī)方案的增加投資額更低，其對(duì)應(yīng)投資回收期更短，更有利于該項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)一步推廣。

4 結(jié)論

1）將普通Y系列異步電動(dòng)機(jī)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)換成低速大扭矩永磁同步電動(dòng)機(jī)，旋轉(zhuǎn)速度由高速變?yōu)榈退伲粚㈦妱?dòng)機(jī)以聯(lián)軸器與減速器輸入軸連接，取消掉皮帶減速環(huán)節(jié)的半直驅(qū)技術(shù)可有效彌補(bǔ)皮帶傳動(dòng)缺陷，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

2）與Y系列YCHD280L-8/6電動(dòng)機(jī)相比，TYC-CYJ-27電動(dòng)機(jī)在有功和無(wú)功方面均顯示較好的節(jié)電效果，半直驅(qū)效果顯著。

3）新井投產(chǎn)方案中，用半直驅(qū)代替常規(guī)Y系列異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，其增加費(fèi)用對(duì)應(yīng)的投資回收期較短，有利于該項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)一步推廣。