葛利俊，于紅業(yè)，徐 浩

（渤海石油裝備（天津）新世紀(jì)機(jī)械制造有限公司，天津 300280）

0 引言

油田80%以上油井的采油方式，是通過傳統(tǒng)游梁式抽油機(jī)進(jìn)行開采，驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)是電機(jī)+減速箱+皮帶輪+皮帶+防護(hù)罩的方式。首先，皮帶+減速箱傳動(dòng)效率在抽油機(jī)的系統(tǒng)效率計(jì)算中通常作為常數(shù)，但是抽油機(jī)負(fù)載是交變載荷，皮帶傳動(dòng)效率實(shí)時(shí)變化。同時(shí)在抽油機(jī)實(shí)際運(yùn)行過程中，皮帶長(zhǎng)時(shí)間磨損和皮帶輪包角的破壞，引起皮帶打滑和損壞，很大程度上降低了抽油機(jī)的系統(tǒng)效率。其次，長(zhǎng)時(shí)間使用的皮帶和皮帶輪需定期更換，每年需要耗費(fèi)大量的人力和物力，給油田生產(chǎn)運(yùn)行帶來不少安全隱患。針對(duì)游梁式抽油機(jī)開采中的以上問題，研究開發(fā)了盤式同步永磁電機(jī)，該電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)減速器輸入軸，提高了采油效率，減少了維護(hù)費(fèi)用，降低了維護(hù)過程中的安全隱患。

1 盤式永磁同步電機(jī)

1.1 盤式永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)

盤式同步永磁電機(jī)安裝在游梁式抽油機(jī)減速箱輸入軸上，因此電機(jī)中心高根據(jù)游梁式抽油機(jī)減速箱輸入軸距離底座的高度設(shè)計(jì)。針對(duì)抽油機(jī)型號(hào)的不同，配置的減速箱也不相同，設(shè)計(jì)的電機(jī)機(jī)座的厚度也就有所不同，軸采用空心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的需求，設(shè)計(jì)3 種型號(hào)的盤式同步永磁電機(jī)，外形尺寸見表1。

表1 電機(jī)外形尺寸

1.2 電機(jī)與游梁式抽油機(jī)連接方式（圖1）

盤式永磁同步電機(jī)與游梁式抽油機(jī)減速箱輸入軸，通過聯(lián)軸器與減速箱相連，聯(lián)軸器的特殊結(jié)構(gòu)可緩沖游梁式抽油機(jī)運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)，避免了對(duì)電機(jī)軸承帶來的損壞，及減速箱輸入軸的竄動(dòng)；采用直驅(qū)方式取消皮帶傳動(dòng)裝置，提高了系統(tǒng)傳動(dòng)效率，不用定期更換皮帶，大大降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，杜絕了因更換皮帶造成的安全隱患。

2 盤式同步永磁電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

圖1 電機(jī)與抽油機(jī)減速箱連接方式

額定功率37 kW，額定電壓380 V，調(diào)速范圍30～140 r/min，效率93.6%，功率因數(shù)0.95，額定扭矩2524 N·m，溫升80 k，防護(hù)等級(jí)IP54，工作制S1，海拔高度≤1000 m，安裝方式B3，機(jī)座號(hào)600 mm。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)使用情況及效果

（1）盤式永磁同步電機(jī)在華北油田束6-3X 抽油機(jī)井上（圖2），進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比檢測(cè)，檢測(cè)過程選擇抽油機(jī)井。使用原電機(jī)、配電柜和使用盤式永磁同步電機(jī)、變頻控制柜在相同工況下各自運(yùn)行，通過對(duì)2 個(gè)工況的檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，根據(jù)檢測(cè)時(shí)間內(nèi)抽油機(jī)井噸液百米耗電量的變化情況，評(píng)價(jià)該設(shè)備應(yīng)用于抽油機(jī)井上的節(jié)能效果。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

（2）監(jiān)測(cè)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。SY/T 6422《石油企業(yè)用節(jié)能產(chǎn)品節(jié)能效果測(cè)定》。

（3）使用儀器儀表見表2，檢測(cè)用儀器儀表均在有效檢定（校驗(yàn)）周期內(nèi)。

表2 使用儀器儀表

（4）監(jiān)測(cè)結(jié)果見表3。

表3 監(jiān)測(cè)結(jié)果

（5）分析與評(píng)價(jià)。通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，盤式永磁同步電機(jī)應(yīng)用于較低產(chǎn)液量單井時(shí)，節(jié)電效果較好。它能夠根據(jù)用戶要求調(diào)節(jié)、控制抽油機(jī)運(yùn)行沖次，使抽油機(jī)始終工作在一個(gè)較為合理的沖次下，從而達(dá)到節(jié)約電能、提高效率的目的。

4 結(jié)束語

（1）游梁式抽油機(jī)采用盤式永磁同步電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，電機(jī)效率和功率因數(shù)大大提高，綜合節(jié)電率可達(dá)6%～10%。

（2）采用特殊空心軸設(shè)計(jì)，取消皮帶傳動(dòng)，減少傳動(dòng)鏈，提高了系統(tǒng)效率，降低了運(yùn)行噪聲。

（3）取消了皮帶傳動(dòng)，不用定期更換皮帶，大大降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，杜絕了因更換皮帶造成的安全隱患。

（4）針對(duì)油井工況，盤式永磁同步電機(jī)應(yīng)用在游梁式抽油機(jī)上雖然取得了一定效果，但與抽油機(jī)系統(tǒng)整體配合上，還有技術(shù)提升空間。