调速(低速)技术分析与低速永磁电机的应用案例.ppt

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1、0 0调速调速(低速低速)技术的分析与低技术的分析与低速永磁电机的应用案例速永磁电机的应用案例 1 1一、目前低效井的现状一、目前低效井的现状二、调速（低速）技术的测试结果分析二、调速（低速）技术的测试结果分析三、调速（低速）技术的特点分析三、调速（低速）技术的特点分析四、低速永磁电机在抽油机上应用案例四、低速永磁电机在抽油机上应用案例 一、低效井的现状一、低效井的现状 泵的充满系数小于泵的充满系数小于泵的充满系数小于泵的充满系数小于0.40.4的井约占总井数的的井约占总井数的的井约占总井数的的井约占总井数的 33%33%，这些，这些，这些，这些井这种井的冲次，每分钟井这种井的冲次，每分钟井这

2、种井的冲次，每分钟井这种井的冲次，每分钟1212次就可满足生产工艺的次就可满足生产工艺的次就可满足生产工艺的次就可满足生产工艺的需要；需要；需要；需要；因电机最低速度（因电机最低速度（因电机最低速度（因电机最低速度（8 8极电机同步转速极电机同步转速极电机同步转速极电机同步转速750750转转转转/分）和皮分）和皮分）和皮分）和皮带轮的最小包角限制，最小冲次仅仅可以调到带轮的最小包角限制，最小冲次仅仅可以调到带轮的最小包角限制，最小冲次仅仅可以调到带轮的最小包角限制，最小冲次仅仅可以调到4 4次次次次/分钟；分钟；分钟；分钟；冲次数多，设备磨损必然加快，故障率也会增加，冲次数多，设备磨损必然加

3、快，故障率也会增加，冲次数多，设备磨损必然加快，故障率也会增加，冲次数多，设备磨损必然加快，故障率也会增加，修井作业的频率增大，成本费用增高。修井作业的频率增大，成本费用增高。修井作业的频率增大，成本费用增高。修井作业的频率增大，成本费用增高。3 3二.调速(低速)技术的测试结果分析2.1电磁调速电机的外形图电磁调速电机的外形图4 4二.调速(低速)技术的测试结果分析2.2.2.2.电磁调速电机实验室测试电磁调速电机实验室测试 5 5二.调速(低速)技术的测试结果分析2.3.电磁调速电机在油井正常生产状况下更换前后电耗对比电磁调速电机在油井正常生产状况下更换前后电耗对比测试测试6 6二.调速(

4、低速)技术的测试结果分析2.42.4.不同冲次下电磁调速电机与调速（低速）技术的对比测试不同冲次下电磁调速电机与调速（低速）技术的对比测试7 7二.调速(低速)技术的测试结果分析2.5.油井正常生产情况下不同厂家的变频器自身耗电测试油井正常生产情况下不同厂家的变频器自身耗电测试8 8二.调速(低速)技术的测试结果分析2.6.同类型的变频器在同一口油井上与电磁调速电机电耗对比测试同类型的变频器在同一口油井上与电磁调速电机电耗对比测试 9 9电磁调速电动机电磁调速电动机电磁调速电动机电磁调速电动机在抽油机上使用变频器在抽油机上使用变频器在抽油机上使用变频器在抽油机上使用变频器磁阻电动机磁阻电动机磁

5、阻电动机磁阻电动机间歇抽油控制器间歇抽油控制器间歇抽油控制器间歇抽油控制器机械减速轮机械减速轮机械减速轮机械减速轮直线电动机直线电动机直线电动机直线电动机齿轮减速电机齿轮减速电机齿轮减速电机齿轮减速电机1616极与极与极与极与2424极永磁电机极永磁电机极永磁电机极永磁电机三、调速（低速）技术的特点分析三、调速（低速）技术的特点分析10103.13.1电磁调速电动机电磁调速电动机 电磁调速电机由电磁调速电机由Y Y系列电动机、控制器系列电动机、控制器和电磁滑差离合器等和电磁滑差离合器等3 3部分组成。电磁部分组成。电磁滑差离合器主要是由电枢和爪形磁极与滑差离合器主要是由电枢和爪形磁极与输出轴组

6、成，输出轴组成，电枢和爪形磁极之间没电枢和爪形磁极之间没有任何机械连接。优点：调整旋钮可连有任何机械连接。优点：调整旋钮可连续调整抽油机的冲次，调整抽油机的冲续调整抽油机的冲次，调整抽油机的冲次既方便又容易。缺点：体积大，重量次既方便又容易。缺点：体积大，重量大，电磁调速系统要多耗一部分电能，大，电磁调速系统要多耗一部分电能，输出转速越低自身损耗越大，整体效率输出转速越低自身损耗越大，整体效率也就越低。也就越低。三、调速（低速）技术的特点分析三、调速（低速）技术的特点分析11113.23.2变频器变频器 输入为输入为50Hz50Hz的三相交流电，输出的三相交流电，输出0050Hz50Hz的三相

7、交流电。在抽油机上与异步的三相交流电。在抽油机上与异步电动机配套应用，调整变频器输出频率，电动机配套应用，调整变频器输出频率，可以很方便的调整抽油机的冲次，且调可以很方便的调整抽油机的冲次，且调整范围较宽。但由于受技术复杂、存有整范围较宽。但由于受技术复杂、存有一定的谐波污染、对环境条件要求苛刻、一定的谐波污染、对环境条件要求苛刻、井场电工维护困难等因素的限制，只有井场电工维护困难等因素的限制，只有小规模的在抽油机井场使用。小规模的在抽油机井场使用。三、调速（低速）技术的特点分析三、调速（低速）技术的特点分析12123.33.3间歇抽油控制器间歇抽油控制器 抽油机间歇控制器是依照设定的起动抽油

8、机间歇控制器是依照设定的起动和停止时间比来自动控制抽油机电机的和停止时间比来自动控制抽油机电机的运行和停止，实现抽油机间歇性的工作。运行和停止，实现抽油机间歇性的工作。起动和停止时间比可以根据油井的渗透起动和停止时间比可以根据油井的渗透情况任意设定，运行时间越短停止时间情况任意设定，运行时间越短停止时间越长节电效果也越显著。由于抽油机每越长节电效果也越显著。由于抽油机每天有数次的自动启、停存在很大的安全天有数次的自动启、停存在很大的安全隐患，所以在井场做过实验，应用很少。隐患，所以在井场做过实验，应用很少。三、调速（低速）技术的特点分析三、调速（低速）技术的特点分析13133.43.4机械减速

9、轮（二级减速轮）机械减速轮（二级减速轮）在抽油机电动机皮带轮和齿轮箱皮带在抽油机电动机皮带轮和齿轮箱皮带轮之间增加一级机械减速轮，电机拖动轮之间增加一级机械减速轮，电机拖动大轮旋转，与大轮同轴的小轮拖动抽油大轮旋转，与大轮同轴的小轮拖动抽油机旋转。这种减速装置非常简单，只要机旋转。这种减速装置非常简单，只要调整轮径的大小，就可以调抽油机的冲调整轮径的大小，就可以调抽油机的冲次到次到1 1次次/分钟以下。对产液量低井，增分钟以下。对产液量低井，增加减速装置后，抽油机整体系统效率提加减速装置后，抽油机整体系统效率提高，节电效果明显。缺点是井场安装麻高，节电效果明显。缺点是井场安装麻烦；增加一级皮带

10、传送烦；增加一级皮带传送,增加一部分电增加一部分电能损失，同时也增加了一倍多的皮带用能损失，同时也增加了一倍多的皮带用量。量。三、调速（低速）技术的特点分析三、调速（低速）技术的特点分析14143.53.5磁阻电动机磁阻电动机 开关磁阻电机是开关磁阻电机是开关磁阻电机是开关磁阻电机是7O7O7O7O年代开始研制、年代开始研制、年代开始研制、年代开始研制、8O8O8O8O年代中年代中年代中年代中期发展起来的一种新型交流调速系统，它将期发展起来的一种新型交流调速系统，它将期发展起来的一种新型交流调速系统，它将期发展起来的一种新型交流调速系统，它将新的电机结构新的电机结构新的电机结构新的电机结构 开

11、关型磁阻电机与电子技开关型磁阻电机与电子技开关型磁阻电机与电子技开关型磁阻电机与电子技术术术术(现代电力电子和微电子现代电力电子和微电子现代电力电子和微电子现代电力电子和微电子)以及控制技术融以及控制技术融以及控制技术融以及控制技术融为一体，兼有异步电动机变频调速系统和直为一体，兼有异步电动机变频调速系统和直为一体，兼有异步电动机变频调速系统和直为一体，兼有异步电动机变频调速系统和直流电动机调速系统的特点。其结构简单、控流电动机调速系统的特点。其结构简单、控流电动机调速系统的特点。其结构简单、控流电动机调速系统的特点。其结构简单、控制方法灵活、无级调速，比较容易调整抽油制方法灵活、无级调速，比

12、较容易调整抽油制方法灵活、无级调速，比较容易调整抽油制方法灵活、无级调速，比较容易调整抽油机的冲次。缺点是控制线路复杂，现场维护机的冲次。缺点是控制线路复杂，现场维护机的冲次。缺点是控制线路复杂，现场维护机的冲次。缺点是控制线路复杂，现场维护困难，产生的谐波分量较大会引起电压波形困难，产生的谐波分量较大会引起电压波形困难，产生的谐波分量较大会引起电压波形困难，产生的谐波分量较大会引起电压波形畸变，且噪声很大。目前只有小规模应用。畸变，且噪声很大。目前只有小规模应用。畸变，且噪声很大。目前只有小规模应用。畸变，且噪声很大。目前只有小规模应用。三、调速（低速）技术的特点分析三、调速（低速）技术的特

13、点分析15153.63.6齿轮减速电机齿轮减速电机 减速齿轮箱装在电机的端盖上，外形减速齿轮箱装在电机的端盖上，外形与普通电机基本一致，根据配备的电机与普通电机基本一致，根据配备的电机转速不同，其输出转速为转速不同，其输出转速为180300180300转转/分。优点：电机额定功率大幅下降分。优点：电机额定功率大幅下降4545个功率等级，齿轮传送效率较高，在低个功率等级，齿轮传送效率较高，在低产液量井上使用效率提高特别明显；且产液量井上使用效率提高特别明显；且体积小重量轻，价格低。缺点：有机械体积小重量轻，价格低。缺点：有机械齿轮减速部分，齿轮箱内有润滑油，每齿轮减速部分，齿轮箱内有润滑油，每年

14、有一定的维护工作量。年有一定的维护工作量。三、调速（低速）技术的特点分析三、调速（低速）技术的特点分析16163.73.7抽油机用直线电动机抽油机用直线电动机 电机部分是把转子的旋转运动变成了电机部分是把转子的旋转运动变成了动子的上下往复运动，动子的上下往复动子的上下往复运动，动子的上下往复运动直接拖动抽油机的光杆上下运动。运动直接拖动抽油机的光杆上下运动。它减少了抽油机的皮带、齿轮传动部分，它减少了抽油机的皮带、齿轮传动部分，使抽油机的整体体积减小，调整冲次方使抽油机的整体体积减小，调整冲次方便。但它需要电力电子器件控制换向、便。但它需要电力电子器件控制换向、调速，控制线路复杂，具有一定程度

15、的调速，控制线路复杂，具有一定程度的谐波污染。由于运行速度较慢存有边缘谐波污染。由于运行速度较慢存有边缘漏磁效应导致电机的效率偏低。其价格漏磁效应导致电机的效率偏低。其价格较高也是一个不容忽视的问题。较高也是一个不容忽视的问题。三、调速（低速）技术的特点分析三、调速（低速）技术的特点分析17173.8 243.8 24极和极和1616极永磁同步电机极永磁同步电机 是最新研制的低速电机，它是在电机是最新研制的低速电机，它是在电机转子上安装稀土钕铁硼永磁材料形成固转子上安装稀土钕铁硼永磁材料形成固定磁极，电机运行时不需要无功激磁电定磁极，电机运行时不需要无功激磁电流，电机同步转速分别为流，电机同步

16、转速分别为250250转转/分和分和375375转转/分，它具有一般永磁电机效率高、分，它具有一般永磁电机效率高、启动转矩大、功率因数高（呈容性负载启动转矩大、功率因数高（呈容性负载状态下运行）等特点，是降低低产量井状态下运行）等特点，是降低低产量井冲次的较理想电机。在野外抽油机上应冲次的较理想电机。在野外抽油机上应用可靠性强，维护费用低，但价格偏高。用可靠性强，维护费用低，但价格偏高。三、调速（低速）技术的特点分析三、调速（低速）技术的特点分析18181919202021212222四、低速永磁电机的应用案例四、低速永磁电机的应用案例 4.14.14.14.1、清河采油厂现状、清河采油厂现状

17、、清河采油厂现状、清河采油厂现状 清河采油厂南、北两区现有油井1000余口，其中稠油井298口，所用电机大多数为37KW电磁调速电机，实际运行功率小，功率因数低，严重存在“大马拉小车”的现象。电磁调速电机的主要缺点是：1.电磁调速异步电动机的电枢损耗和它与磁极转速之差成比例地增大，故低速时电枢发热严重，效率相当低，只适用于调速范围适中的小容量电机，这是其主要缺点。2.高速区调速特性软，不能全速运行。3.电磁调整系统要多耗一部分电能，多时高达2kW。4.体积大，重量大，成本高。2323四、低速永磁电机的应用案例四、低速永磁电机的应用案例 4.24.24.24.2、清河采油厂电动机改造方案、清河采

18、油厂电动机改造方案、清河采油厂电动机改造方案、清河采油厂电动机改造方案针对清河采油厂现状，我公司采用16极低转速的稀土永磁电机替代原有高耗能的电磁调速电动机。16极低转速的永磁电机主要特点是：1.效率高，额定效率在94%以上，在低负载率下效率更加优于异步电机。2.启动转矩大，以16极22KW电机为例，启动转矩高达1456N.m。3.功率因数高，运行电流小，额定功率因数在0.97以上，且永磁电机在低负载运行时仍可保持高的功率因数。4.既可呈容性又可呈感性负载运行，这一特性最大限度的减少线路损耗，减少线路压降，提高供电质量。5.是新研制的产品，该电机同步转速375转/分，是降低低产量井冲次的最理想

19、电机。该电机与齿轮减速电机相比具有功率因数高，运行维护费用低。2424四、低速永磁电机的应用案例四、低速永磁电机的应用案例 4.34.34.34.3、清河采油厂永磁电机改造效益、清河采油厂永磁电机改造效益、清河采油厂永磁电机改造效益、清河采油厂永磁电机改造效益清河采油厂单井平均日耗电260kw.h，改造后日均耗电160kw.h,则每口油井年节电费用为：（260-160）*0.57*360=20520元单台永磁电机平均价格为3.5万元，则投资回收期为：35000/20520=1.7年有功节电率38.46%，综合节电率43.18%2525四、低速永磁电机的应用案例四、低速永磁电机的应用案例 对俄罗斯UDM公司原有的三相异步电动机更换为高效三相永磁同步电动机，共计试验油井10口。1.在不改变油井工况的情况下，共计试验8口，效果：平均有功节电率23.79%，无功节电率121.29%，综合节电率33.69%。2.对泵效低的油井采用对采油工况调整，共计试验2口，效果：平均有功节电率52.34%，无功节电率108.58%，综合节电率56.60%。2626结结 论论 综合分析对比各项调速（低速）技术的特点、节电效果、安全性、可靠性、野外环境的适应性等因素，我们认为：目前在低产液量井上应用24极、16极低速永磁电机综合效果最好。2727不妥之处请各位领导批评指正不妥之处请各位领导批评指正