抽油機(jī)主要由兩部分組成：機(jī)械部分和電氣部分。前者主要由抽油泵、抽油桿、減速箱、四連桿機(jī)構(gòu)和平衡塊等部分組成；后者主要為三相異步電動(dòng)機(jī)，功率一般為幾十千瓦，它帶動(dòng)抽油桿作往復(fù)運(yùn)行，將原油源源不斷地從地下抽到地面。抽油機(jī)的負(fù)載是不斷變化的，變化周期也很短，一般游梁式抽油機(jī)每分鐘有4～12個(gè)沖次（周期），每一沖次中負(fù)載變化兩次，而且重載工作時(shí)間很短。為平衡電動(dòng)機(jī)的負(fù)載和減輕電動(dòng)機(jī)重載抽油時(shí)的負(fù)擔(dān)，抽油機(jī)上都裝有平衡塊。當(dāng)抽油桿下降時(shí)，由電動(dòng)機(jī)將平衡塊提升起來，即將其勢能存儲(chǔ)起來；當(dāng)抽油桿上升時(shí)，平衡塊下落，釋放所存儲(chǔ)的勢能，“幫助”電動(dòng)機(jī)將原油抽到地面。這樣，負(fù)載的變化得到了一定程度的緩和。但由于平衡塊的位置一般是在新井投產(chǎn)時(shí)確定的，隨著開采的進(jìn)行，井下負(fù)載情況發(fā)生了變化，即負(fù)載減輕了，同時(shí)平衡也受到了影響。另外，在啟動(dòng)時(shí)或瞬時(shí)超載時(shí)，應(yīng)充分考慮到“舉”平衡塊的功率，抽油機(jī)配套電動(dòng)機(jī)的功率不得不留有較大的功率裕度，以避免抽油機(jī)出現(xiàn)“卡死”現(xiàn)象。這樣往往導(dǎo)致抽油機(jī)的配套電動(dòng)機(jī)功率為55kW，而其平均負(fù)載不到20kW的現(xiàn)象。大量現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)表明：抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的平均負(fù)載率不足30％。因此，抽油機(jī)配套電動(dòng)機(jī)的輕載現(xiàn)象是非常普遍的。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因主要有兩點(diǎn)：第一，多年來抽油機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)一直采用通用系列異步電機(jī)，這種電機(jī)額定點(diǎn)的效率和功率因數(shù)呈現(xiàn)最大值，而當(dāng)負(fù)載降低時(shí)效率和功率因數(shù)都隨之下降，能耗隨之增大；第二，通用系列異步電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)只有1.8倍，最大為2.0倍。因此在選用時(shí)為考慮起動(dòng)和特殊作業(yè)時(shí)（如甩驢頭）的需要，不得不提高裝機(jī)功率，造成“大馬拉小車”現(xiàn)象。這一現(xiàn)象使電機(jī)的電能利用率變差，對提高抽油機(jī)系統(tǒng)效率極為不利。當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載率較低時(shí)，電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)下降很多，這又相應(yīng)多消耗很多有功功率和多占有很多無功功率。例如，用一臺(tái)10kW的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一臺(tái)2kW的負(fù)載時(shí)，負(fù)載率為20％，電動(dòng)機(jī)的效率僅為50％，電源實(shí)際上要提供4kW的功率。但是，假設(shè)我們換成2.5kW的電動(dòng)機(jī)，將負(fù)載率提高到80％。這時(shí)電動(dòng)機(jī)效率達(dá)91％，那么這時(shí)只需要電源供給2.2kW的功率就夠了。由此可見提高負(fù)載率對于節(jié)能的意義所在。因此，抽油機(jī)專用節(jié)能電機(jī)應(yīng)具有效率和功率因數(shù)高且曲線平坦、而且負(fù)載越輕時(shí)效率和功率因數(shù)越高、起動(dòng)力矩大、過載能力強(qiáng)等特性。
（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)的節(jié)電技術(shù)
根據(jù)電機(jī)學(xué)原理，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不可能等于氣隙內(nèi)旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速，其原因是為在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，這是基本條件，因此異步電動(dòng)機(jī)又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。但是為使轉(zhuǎn)子繞組上有電流流過，除感生方式外，也可以采用傳導(dǎo)方式，這就是同步電動(dòng)機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子電流的產(chǎn)生方法。
稀土永磁電機(jī)是一種同步電動(dòng)機(jī)，但不需要普通同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁線圈和集電環(huán)，結(jié)構(gòu)上酷似異步電動(dòng)機(jī)那樣簡單，在系統(tǒng)上也不象普通同步電動(dòng)機(jī)那樣需要?jiǎng)?lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它具有體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，效率高，功率因數(shù)高，運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)簡單，性能優(yōu)良等一系列特點(diǎn)，集中了異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，而又克服了兩者的缺點(diǎn)。它可代替異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)用在任何場合，如用在交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中，將比異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的性能更加優(yōu)良。
經(jīng)中國石油天然氣集團(tuán)公司油田節(jié)能監(jiān)測中心現(xiàn)場測試，該種新型節(jié)能電機(jī)應(yīng)用后，與原異步電機(jī)相比，平均運(yùn)行電流可降低50%以上，自然平均運(yùn)行功率因數(shù)由0.5左右提高到0.95以上，無功節(jié)電率達(dá)85%以上，有功節(jié)電率達(dá)20%，節(jié)電效果相當(dāng)明顯。
另外，針對抽油機(jī)的特殊運(yùn)行工況，以異步電機(jī)為基礎(chǔ)，按照上述對抽油機(jī)電機(jī)節(jié)電的要求，還油其它幾種節(jié)能電機(jī)在各油田應(yīng)用，如高轉(zhuǎn)差電機(jī)、高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩電機(jī)、復(fù)式電機(jī)、雙極雙速電機(jī)等，也取得了一定的節(jié)電效果。
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