我國是一個石油開采大國。機(jī)械采油作為常規(guī)的人工舉升方式在油田生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位。其拖動裝置—電機(jī)， 就成了原油生產(chǎn)中必不可少的裝置， 隨之而來的就是電能的巨大需求。目前，抽油機(jī)是應(yīng)用最普遍的石油開采機(jī)械之一，也是油田耗電大戶。大部分油田要靠注水壓油入井， 再用抽油機(jī)把油從地層中提升上來，以水換油或者以電換油是我國油田的現(xiàn)狀。與抽油機(jī)相匹配的是油田常用的三相異步電動機(jī)，在理想情況下的效率為90%左右，目前大多功率因數(shù)小于0.4，負(fù)載率不足40%，浪費(fèi)電力嚴(yán)重。既要把地下的原油順利開采出來， 同時又要盡可能地節(jié)約電力資源， 就成了我們所關(guān)心的重要問題。
中國航天科技集團(tuán)公司六院西安航天遠(yuǎn)征流體控制股份有限公司研發(fā)出大功率交流稀土永磁節(jié)能電機(jī)，使節(jié)能效果得到大幅提高。
遠(yuǎn)征公司生產(chǎn)的大功率交流稀土永磁節(jié)能電機(jī)利用最新最成熟的電機(jī)拖動技術(shù)，適用于抽油機(jī)的新型拖動系統(tǒng)，是抽油機(jī)優(yōu)化動力配置的最佳選擇，其功率小、體積小、重量輕，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的完全節(jié)能，改善抽油機(jī)運(yùn)行工況，緩解對電網(wǎng)的沖擊，提高采油機(jī)整機(jī)效率。稀土永磁電機(jī)是利用稀土特有性能長久保持電機(jī)磁性以達(dá)到節(jié)能效果的“綠色電機(jī)”，各種不同的稀土永磁電機(jī)節(jié)電率可達(dá)5%-40%。應(yīng)用范圍遍及航空航天、國防、裝備制造、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活各個領(lǐng)域。
遠(yuǎn)征公司大功率交流稀土永磁節(jié)能電機(jī)的交流伺服系統(tǒng)主要由交流伺服電機(jī)、編碼器及伺服控制器組成，其中控制器里主要包括主控板、功率板及電源板，系統(tǒng)的核心是主控板單片機(jī)內(nèi)的控制程序，控制程序?qū)崿F(xiàn)了整個交流伺服系統(tǒng)的控制工作。本系統(tǒng)采用的控制策略為矢量控制。系統(tǒng)控制程序每間隔一段時間完成三相電流值的采樣，并通過PID、矢量控制等算法計(jì)算給出電機(jī)的三相電壓值，最后采用PWM (脈寬調(diào)制)技術(shù)將三相電壓分配給交流伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了交流伺服控制。
西安航天遠(yuǎn)征流體控制股份有限公司以中國航天科技集團(tuán)公司特種技術(shù)支撐，將航天液體火箭發(fā)動機(jī)的流體技術(shù)、特種制造技術(shù)、系統(tǒng)控制技術(shù)轉(zhuǎn)化民用產(chǎn)業(yè)，成功實(shí)現(xiàn)了我國航天高科技成果向民用產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)化。大功率交流稀土永磁節(jié)能電機(jī)是遠(yuǎn)征公司最新研制成功的高科技產(chǎn)品，是航天科技與特種電機(jī)的完美結(jié)合，它將航天技術(shù)與國際稀土永磁電機(jī)設(shè)計(jì)方法相結(jié)合，推動了交流伺服電機(jī)從航天領(lǐng)域到工業(yè)加工領(lǐng)域民用化進(jìn)程，拓展了特種電機(jī)的適用范圍。
遠(yuǎn)征公司采用大功率交流稀土永磁節(jié)能電機(jī)磁路計(jì)算，大功率交流稀土永磁節(jié)能電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁磁鋼的安裝工藝，建立抽油機(jī)負(fù)載數(shù)學(xué)模型，針對此模型設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)專用控制算法等關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)的大功率稀土永磁電機(jī)在滿足應(yīng)用性能的前提下，具有最大程度的節(jié)能效果。
稀土永磁電機(jī)在信息產(chǎn)業(yè)、機(jī)電一體化、汽車、摩托車、冶金山設(shè)備、風(fēng)機(jī)、水泵、油田設(shè)備、紡織機(jī)械、家用電器等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。稀土永磁電機(jī)高效節(jié)能，平均節(jié)電率高達(dá)10%，某些專用電機(jī)節(jié)電率高達(dá)15%~20%，且價格合理。我國開發(fā)的高效節(jié)能稀土永磁電動機(jī)，在力能指標(biāo)及價格方面，國外高效電機(jī)不能與之相比，在國際市場有極強(qiáng)的競爭力。
大功率交流稀土永磁節(jié)能電機(jī)采用的關(guān)鍵技術(shù)：
(1)大功率交流稀土永磁節(jié)能電機(jī)磁路計(jì)算。
(2)大功率交流稀土永磁節(jié)能電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁磁鋼的安裝工藝。
(3)建立抽油機(jī)負(fù)載數(shù)學(xué)模型，針對此模型設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)專用控制算法，從而使在滿足應(yīng)用性能的前提下，具有最大程度的節(jié)能效果。
該項(xiàng)目產(chǎn)品的主要創(chuàng)新點(diǎn)：
(1)調(diào)速操作簡便
可實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定的調(diào)速功能，滿足抽油機(jī)調(diào)整沖次的要求。
(2)降低作業(yè)強(qiáng)度
調(diào)速操作簡便，大大降低了現(xiàn)場工人的作業(yè)強(qiáng)度。
(3)延長設(shè)備使用壽命
實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動特性與機(jī)械負(fù)載特性的最佳匹配，延長設(shè)備使用壽命。
(4)節(jié)能效果顯著
根據(jù)實(shí)際應(yīng)用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算，伺服系統(tǒng)較原驅(qū)動方式具有顯著的節(jié)電效果，對于高產(chǎn)油井即抽油機(jī)負(fù)載越大、沖次頻率越低，節(jié)電效果越明顯。
(5)智能化操作
實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化伺服控制，可將油井各類生產(chǎn)參數(shù)無線傳輸至生產(chǎn)監(jiān)控中心。
(6)完善的保護(hù)功能
具有過流、過壓、欠壓、超溫、缺相、過載、失載等保護(hù)功能。
大功率交流稀土永磁節(jié)能電機(jī)項(xiàng)目取得了國際先進(jìn)技術(shù)水平，已取得2項(xiàng)專利，主要應(yīng)用在石油開采、航空航天、國防、裝備制造、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等。該項(xiàng)目的技術(shù)服務(wù)、產(chǎn)品銷售目前還處在小批量生產(chǎn)階段，總投資需要5300萬元，收入轉(zhuǎn)化周期為2年時間。
遠(yuǎn)征公司利用最新最成熟的電機(jī)拖動技術(shù)生產(chǎn)的大功率交流稀土永磁節(jié)能電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的完全節(jié)能。該項(xiàng)目的建設(shè)能夠大力推廣應(yīng)用先進(jìn)的節(jié)能設(shè)備，降低噸油耗電量，對企業(yè)營造低成本、高效益的發(fā)展格局產(chǎn)生重要意義。
該項(xiàng)目正常運(yùn)營后，年平均營業(yè)收入13613萬元，年平均總成本費(fèi)用為10368萬元，年平均利潤總額3130萬元，年平均上繳所得稅為783萬元，年平均凈利潤為2348萬元，年平均增值稅953萬元，年平均營業(yè)稅金及附加114萬元。
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