西玛关于抽油机电机节能改造标准是什么样的？

西玛关于抽油机电机节能改造标准是什么样的？

抽油机是油田生产中使用最广泛的采油设备，其巨大的功耗超过总功耗的40%。它在运行中所承载的周期性波动负载的负载率通常较低，这也意味着整个泵骨料系统的负载率不超过30%，并且存在严重的能源浪费。作为将电能转化为机械能的设备，抽油机的电气设备承载着系统的驱动力，西玛电机是否节能直接影响整个系统的节能状态。为了提高泵-骨料系统的效率并达到节能效果，有必要分析电机的能耗原理，并对能耗高的问题做出适当的改变，以获得更好的运行方案。

电机节能和消耗分析

1、电机能耗机制

西玛电机分为直流电机、交流电机和控制电机。直流电机的电源为直流，调速过程平稳，具有良好的起动性能和经济性。主要用于对速度控制和气动有一定要求的设备。交流电机的电源为交流，根据工频和转速分为同步电机和异步电机。电机转速为n值。在同步电动机中，功率频率和n之间的关系是固定的，并且在负载变化时不会改变。可以调整功率因数以实现空闲状态下无功功率的调整。在异步电动机中，n值总是低于电源产生的磁场速度。由于定子绕组的相数不同，可分为单相异步电动机和三相异步电动机。单相电机通常较小，而多相电机具有不同的容量。

电机损耗主要包括恒定损耗、负载损耗和散射损耗。恒定损耗不受负载影响。主要是各种设计参数造成的固有损耗，包括速度、结构、制造工艺和材料。它可以分为铁芯损耗和机械损耗。负载损耗，也称为铜损耗，是指电流流经转子绕组和定子时的损耗。绕组电阻和负载电流决定了该值，并占总损耗的20%至70%。分散损失约占总损失的10%~15%。它是在转子和定子的高次谐波下铁芯、导体和其他金属部件的损耗。

2、高耗低效原因分析

根据对油田泵组使用情况的统计分析，导致电机消耗高、效率低的原因主要包括使用大量旧西玛电机、电机调整不当和特殊工艺要求。目前，电机已经停用了二十多年或三十年。这些电机内部严重老化，制造工艺和材料已被淘汰。技术性能无法满足需求，这使得电机的效率明显低于新型高效节能电机。

在电机选择方面，存在不合理的情况，特别是在以下方面：形状不合理、容量不合理、转速不合理、扭矩不合理。由于工艺要求，泵机组的周期性加载导致不同阶段的扭矩不同，这需要对容量跨度进行合理配置。

抽油机电机的负载特性

在泵组运行过程中，油柱上升时需要高功率，而下部由于自由下落而不需要功率。为了获得均匀的负载，通过添加平衡块来实现平衡。在由曲柄传动和总负载扭矩之间的关系形成的泵组负载曲线图中，曲线随油井的变化而不同，受平衡和油井条件的影响，并具有以下特征。

泵装置上的负载周期性地变化，波动频率由冲程描述。泵组的冲程一般为每分钟6-12次，波动周期为5-19秒。补偿力矩是正弦曲线，但负载力矩是不规则的。如果总负载扭矩曲线显示负功率，则电机进入发电制动状态。在负载-扭矩曲线的循环中，平均值为最大值的1/3，上下冲程中存在死点。停止后启动时，在启动点没有大负载的死点。

由于泵组负载的特殊性，采用普通异步电动机会造成浪费。泵装置在接近死点的负载下启动，死点具有较大的惯性矩。为确保平稳生产，选择电机时必须将最大扭矩作为参考值。然而，在进入正常运行后，平均扭矩仅为最大扭矩的1/3，因此电机始终以1/3的额定功率运行，导致浪费。当砂子被卡住，蜡沉积在钻孔底部时，电机会不断更换，以确保在启动过程中不会燃烧。人为因素增加了回旋余地，加剧了浪费。根据现有泵机组的负荷率统计，通常为20%左右，可保持在30%的较高水平。由于重合运行太低，电机效率无法提高，功率因数降低。在泵组负载周期性波动的驱动下，西安西玛电机速度也会波动并增加其损耗。由于泵装置的平衡决定了周期性负载，因此根本不可能进行固化。负功率出现在电网和电机中，功率因数在有功能量吞吐量的影响下恶化。

西玛电机节能和改造过程

电动机节能标准主要包括国家标准GB18613《中小型旋转相异步电动机最低能效限值和能效等级》。当前参考是2012年发布的标准的第三版。在本标准中，中小型三相异步电动机的效率可分为三级：1级、2级和3级。适用范围为2极、4极和6极。额定功率为0.75～375 kW。电源由50Hz三相电源供电，电压低于1000V。改造泵机组电机时可参考这些标准。

对异步电动机的分析表明，在恒定频率下，负载转矩M也是一个固定值，并且有一个电压值U来优化它。在该电压下，可以实现最有效和最小的损耗。输入功率P1和电压变化f（u）的分布是一个反比。考虑到泵机组工作负载的周期性波动，电机的输入电压也必须随负载扭矩的变化而变化，以在曲线的任何点实现最佳工作。这要求功率因数控制器调整输入电压以匹配负载波动。这种类型的交流电压控制装置在当前技术下更容易实现。改善泵组节能状况的优化方法可以采用可变电压和可变频率。从泵组恶劣的工作环境分析，通常不可能采用电力电子节能装置，这种装置损坏后维修费用太高，而且很容易被盗，从而阻碍了高科技装置的应用。

虽然电力电子节能装置不能在实际应用中普及，但仍有一种实用可行的方法，即切换电机定子绕组。泵组最常见的电机功率为7.5~75kW，采用Y系列异步电机。为了满足大转矩的初始要求，可采用三角形连接方式实现启动时的定子绕组。在正常工作状态下，每组绕组分为两部分，形成一个细长三角形，以降低电压和输入功率，实现节能。电流电机可采用两种类型：1∙ 1和1∙ 2.更换定子绕组后，西玛电机相电压和最大转矩降低，从而降低了过载能力。必须调查过载能力，因为当最大扭矩未达到泵装置的峰值扭矩时，很容易停止。

螺纹孔比K是Y形部分和三角形部分的旋转比，过载功率改造比Kt是延伸三角形接头和三角形接头的最大扭矩之比，等效下降比Ku是延伸三角形连接和三角形连接的等效相电压之比，而变化后几Km的最大扭矩是延伸三角形连接的最大扭矩与电机的额定扭矩之比。一般情况下，Y排电机中泵组的六极和八极电机的Km值为2。1:1型电机更换定子绕组后的过载容量分别为0.71、0.47和0.94，1:2型电机为0.78、0.56和1.12。

对原西玛电机进行改进后，保持了原起动转矩和原电流，使其起动特性保持不变。改造后的电机也可在远程场合正常使用。负载越小，节电率越高。改造过程投资少，操作简便，效果明显。经过适当的改进，它也可以应用于其他系列电机，适用于采油厂的技术改造。

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