調(diào)速(低速)技術分析與低速永磁電機的應用案例.ppt

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0 調(diào)速 低速 技術的分析與低速永磁電機的應用案例 1 一 目前低效井的現(xiàn)狀二 調(diào)速 低速 技術的測試結(jié)果分析三 調(diào)速 低速 技術的特點分析四 低速永磁電機在抽油機上應用案例 一 低效井的現(xiàn)狀 泵的充滿系數(shù)小于0 4的井約占總井數(shù)的33 這些井這種井的沖次 每分鐘1 2次就可滿足生產(chǎn)工藝的需要 因電機最低速度 8極電機同步轉(zhuǎn)速750轉(zhuǎn) 分 和皮帶輪的最小包角限制 最小沖次僅僅可以調(diào)到4次 分鐘 沖次數(shù)多 設備磨損必然加快 故障率也會增加 修井作業(yè)的頻率增大 成本費用增高 3 二 調(diào)速 低速 技術的測試結(jié)果分析 2 1電磁調(diào)速電機的外形圖 4 二 調(diào)速 低速 技術的測試結(jié)果分析 2 2 電磁調(diào)速電機實驗室測試 5 二 調(diào)速 低速 技術的測試結(jié)果分析 2 3 電磁調(diào)速電機在油井正常生產(chǎn)狀況下更換前后電耗對比測試 6 二 調(diào)速 低速 技術的測試結(jié)果分析 2 4 不同沖次下電磁調(diào)速電機與調(diào)速 低速 技術的對比測試 7 二 調(diào)速 低速 技術的測試結(jié)果分析 2 5 油井正常生產(chǎn)情況下不同廠家的變頻器自身耗電測試 8 二 調(diào)速 低速 技術的測試結(jié)果分析 2 6 同類型的變頻器在同一口油井上與電磁調(diào)速電機電耗對比測試 9 電磁調(diào)速電動機在抽油機上使用變頻器磁阻電動機間歇抽油控制器機械減速輪直線電動機齒輪減速電機16極與24極永磁電機 三 調(diào)速 低速 技術的特點分析 10 3 1電磁調(diào)速電動機電磁調(diào)速電機由Y系列電動機 控制器和電磁滑差離合器等3部分組成 電磁滑差離合器主要是由電樞和爪形磁極與輸出軸組成 電樞和爪形磁極之間沒有任何機械連接 優(yōu)點 調(diào)整旋鈕可連續(xù)調(diào)整抽油機的沖次 調(diào)整抽油機的沖次既方便又容易 缺點 體積大 重量大 電磁調(diào)速系統(tǒng)要多耗一部分電能 輸出轉(zhuǎn)速越低自身損耗越大 整體效率也就越低 三 調(diào)速 低速 技術的特點分析 11 3 2變頻器輸入為50Hz的三相交流電 輸出0 50Hz的三相交流電 在抽油機上與異步電動機配套應用 調(diào)整變頻器輸出頻率 可以很方便的調(diào)整抽油機的沖次 且調(diào)整范圍較寬 但由于受技術復雜 存有一定的諧波污染 對環(huán)境條件要求苛刻 井場電工維護困難等因素的限制 只有小規(guī)模的在抽油機井場使用 三 調(diào)速 低速 技術的特點分析 12 3 3間歇抽油控制器抽油機間歇控制器是依照設定的起動和停止時間比來自動控制抽油機電機的運行和停止 實現(xiàn)抽油機間歇性的工作 起動和停止時間比可以根據(jù)油井的滲透情況任意設定 運行時間越短停止時間越長節(jié)電效果也越顯著 由于抽油機每天有數(shù)次的自動啟 停存在很大的安全隱患 所以在井場做過實驗 應用很少 三 調(diào)速 低速 技術的特點分析 13 3 4機械減速輪 二級減速輪 在抽油機電動機皮帶輪和齒輪箱皮帶輪之間增加一級機械減速輪 電機拖動大輪旋轉(zhuǎn) 與大輪同軸的小輪拖動抽油機旋轉(zhuǎn) 這種減速裝置非常簡單 只要調(diào)整輪徑的大小 就可以調(diào)抽油機的沖次到1次 分鐘以下 對產(chǎn)液量低井 增加減速裝置后 抽油機整體系統(tǒng)效率提高 節(jié)電效果明顯 缺點是井場安裝麻煩 增加一級皮帶傳送 增加一部分電能損失 同時也增加了一倍多的皮帶用量 三 調(diào)速 低速 技術的特點分析 14 3 5磁阻電動機開關磁阻電機是7O年代開始研制 8O年代中期發(fā)展起來的一種新型交流調(diào)速系統(tǒng) 它將新的電機結(jié)構(gòu) 開關型磁阻電機與電子技術 現(xiàn)代電力電子和微電子 以及控制技術融為一體 兼有異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)和直流電動機調(diào)速系統(tǒng)的特點 其結(jié)構(gòu)簡單 控制方法靈活 無級調(diào)速 比較容易調(diào)整抽油機的沖次 缺點是控制線路復雜 現(xiàn)場維護困難 產(chǎn)生的諧波分量較大會引起電壓波形畸變 且噪聲很大 目前只有小規(guī)模應用 三 調(diào)速 低速 技術的特點分析 15 3 6齒輪減速電機減速齒輪箱裝在電機的端蓋上 外形與普通電機基本一致 根據(jù)配備的電機轉(zhuǎn)速不同 其輸出轉(zhuǎn)速為180 300轉(zhuǎn) 分 優(yōu)點 電機額定功率大幅下降4 5個功率等級 齒輪傳送效率較高 在低產(chǎn)液量井上使用效率提高特別明顯 且體積小重量輕 價格低 缺點 有機械齒輪減速部分 齒輪箱內(nèi)有潤滑油 每年有一定的維護工作量 三 調(diào)速 低速 技術的特點分析 16 3 7抽油機用直線電動機電機部分是把轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運動變成了動子的上下往復運動 動子的上下往復運動直接拖動抽油機的光桿上下運動 它減少了抽油機的皮帶 齒輪傳動部分 使抽油機的整體體積減小 調(diào)整沖次方便 但它需要電力電子器件控制換向 調(diào)速 控制線路復雜 具有一定程度的諧波污染 由于運行速度較慢存有邊緣漏磁效應導致電機的效率偏低 其價格較高也是一個不容忽視的問題 三 調(diào)速 低速 技術的特點分析 17 3 824極和16極永磁同步電機是最新研制的低速電機 它是在電機轉(zhuǎn)子上安裝稀土釹鐵硼永磁材料形成固定磁極 電機運行時不需要無功激磁電流 電機同步轉(zhuǎn)速分別為250轉(zhuǎn) 分和375轉(zhuǎn) 分 它具有一般永磁電機效率高 啟動轉(zhuǎn)矩大 功率因數(shù)高 呈容性負載狀態(tài)下運行 等特點 是降低低產(chǎn)量井沖次的較理想電機 在野外抽油機上應用可靠性強 維護費用低 但價格偏高 三 調(diào)速 低速 技術的特點分析 18 19 20 21 22 四 低速永磁電機的應用案例 4 1 清河采油廠現(xiàn)狀 清河采油廠南 北兩區(qū)現(xiàn)有油井1000余口 其中稠油井298口 所用電機大多數(shù)為37KW電磁調(diào)速電機 實際運行功率小 功率因數(shù)低 嚴重存在 大馬拉小車 的現(xiàn)象 電磁調(diào)速電機的主要缺點是 1 電磁調(diào)速異步電動機的電樞損耗和它與磁極轉(zhuǎn)速之差成比例地增大 故低速時電樞發(fā)熱嚴重 效率相當?shù)?只適用于調(diào)速范圍適中的小容量電機 這是其主要缺點 2 高速區(qū)調(diào)速特性軟 不能全速運行 3 電磁調(diào)整系統(tǒng)要多耗一部分電能 多時高達2kW 4 體積大 重量大 成本高 23 四 低速永磁電機的應用案例 4 2 清河采油廠電動機改造方案 針對清河采油廠現(xiàn)狀 我公司采用16極低轉(zhuǎn)速的稀土永磁電機替代原有高耗能的電磁調(diào)速電動機 16極低轉(zhuǎn)速的永磁電機主要特點是 1 效率高 額定效率在94 以上 在低負載率下效率更加優(yōu)于異步電機 2 啟動轉(zhuǎn)矩大 以16極22KW電機為例 啟動轉(zhuǎn)矩高達1456N m 3 功率因數(shù)高 運行電流小 額定功率因數(shù)在0 97以上 且永磁電機在低負載運行時仍可保持高的功率因數(shù) 4 既可呈容性又可呈感性負載運行 這一特性最大限度的減少線路損耗 減少線路壓降 提高供電質(zhì)量 5 是新研制的產(chǎn)品 該電機同步轉(zhuǎn)速375轉(zhuǎn) 分 是降低低產(chǎn)量井沖次的最理想電機 該電機與齒輪減速電機相比具有功率因數(shù)高 運行維護費用低 24 四 低速永磁電機的應用案例 4 3 清河采油廠永磁電機改造效益 清河采油廠單井平均日耗電260kw h 改造后日均耗電160kw h 則每口油井年節(jié)電費用為 260 160 0 57 360 20520元單臺永磁電機平均價格為3 5萬元 則投資回收期為 35000 20520 1 7年有功節(jié)電率38 46 綜合節(jié)電率43 18 25 四 低速永磁電機的應用案例 對俄羅斯UDM公司原有的三相異步電動機更換為高效三相永磁同步電動機 共計試驗油井10口 1 在不改變油井工況的情況下 共計試驗8口 效果 平均有功節(jié)電率23 79 無功節(jié)電率121 29 綜合節(jié)電率33 69 2 對泵效低的油井采用對采油工況調(diào)整 共計試驗2口 效果 平均有功節(jié)電率52 34 無功節(jié)電率108 58 綜合節(jié)電率56 60 26 結(jié)論 綜合分析對比各項調(diào)速 低速 技術的特點 節(jié)電效果 安全性 可靠性 野外環(huán)境的適應性等因素 我們認為 目前在低產(chǎn)液量井上應用24極 16極低速永磁電機綜合效果最好 27 不妥之處請各位領導批評指正