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    西玛关于抽油机电机节能改造标准是什么样的?

    内容简介:西安泰富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。
    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。

    西玛关于抽油机电机节能改造标准是什么样的?

    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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    关键词:西玛电机,抽油机电机,电机节能改造
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