W型曳引抽油机的节电机理研究与应用

为应对传统游梁式抽油机受到新技术、新工艺、新装备的挑战,研制了一种无游梁塔架式W型曳引抽油机。该抽油机以机架为载体,采用外转子稀土永磁同步电动机为动力,电动机直接驱动安装在其两侧的曳引轮。中原、华北等油田现场应用表明,该抽油机有功节电率达37.2%,实测噪声54dB,低于国家标准,提高系统效率10%,受到油田用户普遍好评,与游梁式抽油机相比具有独特的技术性能,凸现出显著的节能特点,值得大力推广和应用。     

W型曳引抽油机设计分析

针对w型曳引抽油机建立了数学模型并进行受力分析。通过对w型曳引抽油机的运动分析可知,在良好平衡的状况下,曳引轮只需克服摩擦力即可驱动抽油杆、抽油泵抽油,耗能最少。因此,在设计和实际运行过程中,应调节好前后载荷的平衡,平衡度越高,耗能越少。分析结果表明：从减小所需转矩的角度出发,曳引轮半径越小越好;利用摩擦力制动,有利于节能;采用弹簧可进一步降低对转矩的需求;电机不断往复运行,要求其在较大的速度范围内都具有较高的效率,才能保证节能。     

永磁复合电机直驱游梁式抽油机的应用

为了实现低速大转矩运行,传统游梁式抽油机一般由原动机（通常为感应电机）经过皮带和齿轮箱减速驱动。各驱动环节的额定效率较高,但是抽油机在运行过程中的负载变化幅度较大,平均负载率较低,造成驱动系统的平均效率较低。同时,皮带和齿轮箱润滑油属于消耗品,需要定期更换,还存在一定的安全和环境污染隐患。随着设备运行时间的延长,高速旋转的感应电机、磨损老化的皮带和齿轮箱均会发出较大的噪音。基于上述原因,研制了基于同心式磁性齿轮原理的永磁复合电机,该永磁复合电机具有高效高转矩密度的特点,取代抽油机原有的传动系统,直接驱动游梁式抽油机曲柄旋转。现场实际应用表明,该型抽油机在大庆油田、中原油田和辽河油田取得了较满意的效果。     

游梁式抽油机运行状况及节电机理研究

分析了游梁式抽油机用的异步电动机负载转矩正负波动变化导致供电系统和电动机的电能损耗剧烈增加的原因，以及改变抽油机的机械运行部分转动惯量与电能损耗的关系。在此 提出一种新的减少抽油机系统电损耗的机理。通过串联双向可控硅控制电动机运行，并利用和实测的抽油机运行电流曲线在电力系统仿真软件ＮＥＴＯＭＡＣ上作出仿真计算。     

永磁复合电动机直驱游梁式抽油机节能技术的试验应用

游梁式抽油机是目前最主要的采油设备,具有性能可靠、结构简单、操作维修方便等特点,但在实际运行中因为需要更换调节皮带盘根、对轴承减速箱进行保养等,工作量较大;另外,电动机启动转矩大,而运行时平均负荷率不到30％,电动机长期低效运行.永磁复合电动机直驱游梁式抽油机技术减少了原动机、皮带、减速齿轮箱三个旋转驱动环节,提高了传动效率,降低了维护成本;同时,永磁复合电动机具有在低负载条件下高效运行的特点,可以有效解决游梁式抽油机的缺陷.经过标准井测试,有功节电率在10％以上,是普通游梁式抽油机节能改造的一个可选方案.     

游梁式抽油机变速拖动载荷与平衡分析

为分析游梁式抽油机在电动机变速拖动下的悬点载荷变化特征与平衡效果,建立了游梁式抽油机在变速拖动下的动力学计算方法。通过初始设定游梁式抽油机悬点的常规、梯形、三角形3种速度运动规律,分别研究了在不同运动规律下,抽油机悬点动力示功图的变化特性及抽油机经曲柄平衡后的平衡效果。结果表明:悬点速度曲线为梯形曲线时,悬点交变载荷降低率为13.38%,平衡后负转矩明显减少,具有一定的节能效果。     

抽油机节能效益的研发与应用

曳引式抽油机它是一种新型往复式的采油控制装置。这种抽油机,是一种新型的设计理念,能够起到提高效率和节约能源等方面的效果。但在实际工作中由于曳引式抽油机方向不稳定,因此会在系统内产生冲击力,提高了系统所需功率波幅增加,最终影响了电机的使用年限。因此怎样改善各零部件的负荷情况,达到节能目的,并提高机械的使用寿命是成为目前急需解决的问题。因此本文首先对传统抽油机使用中常见问题进行分析的基础上,引入变频器拖动技术,进而对之进行优化,达到提升抽油机节能效益的目的。     

基于外转子式低速直驱电动机的立式塔架抽油机研究应用

研究设计了一种应用于油田的立式塔架结构直驱抽油机采油设备。介绍了总体方案架构,重点分析了外转子式低速大力矩永磁式同步直驱电动机、电动机控制柜和塔架设计方案。实际应用结果表明,结构更简单、可靠性更高,解决了常规抽油机机械效率低、难以实现长冲程和高耗能的难题,与常规抽油机相比节能效果达到35%以上,极具应用和推广价值。     

游梁式抽油机电动机存在问题及节电方法浅析

针对游梁式抽油机用电动机的运行特点,系统分析了在生产应用过程中存在的问题,简要阐明了抽油机生产过程中浪费电力的主要原因,提出了负载率低、电动机与抽油机机械特性不匹配、抽油机平衡率低、抽油机拖动电动机反转发电等几个影响电动机效率提高的主要因素,简要介绍了永磁电动机、高转差率电动机、双功率电动机等几种目前主要应用的节能电动机种类和特点,根据普通电动机的问题所在针对性的提出应用无功补偿装置、变频调速、低速和高转差率电动机几种节能改造措施,以实现抽油机的经济运行,达到为油田节能减耗,增产增效的长远目标.     

惯性载荷对游梁式抽油机动力特性影响

高转差率电动机和变速控制技术是游梁式抽油机"降载节能"的重要措施之一。抽油机变速运行时,惯性载荷所占总载荷的比例增大。对游梁式抽油机关键节点电机和曲柄处的转动惯量进行了分析,结果表明:转动惯量的变化对电动机轴转矩影响幅度最大,对悬点载荷影响最小。     

新型曳引抽油机的经济性浅谈

为实现节能减排,提高抽油机生产的经济性,新近研制出了几种新型的抽油机,曳引式抽油机就是其中的一种.曳引抽油机节能、减排、高效、经济,特别适合长冲程、低冲次油井稠油的采吸,能够显著提高生产的经济性.     

抽油机拖动用开关磁阻电动机试验测试与评价

对游梁式抽油机用开关磁阻电动机的调速系统进行室内试验分析,评价其对油井工况的适应性。通过测试在不同负载、不周转速情况下电动机的输出转矩与电动机效率,得到电机的特性曲线。测试结果表明:开关磁阻电动机调速系统具有良好的起动特性,在0.2倍额定电流情况下输出转矩能够达到额定转矩的2.5倍;良好的调速性能使得电动机可以在0.2倍额定转速下正常工作,同时过载能力达到2.2,且保持50%以上的效率;在5%负载情况下开关磁阻电动机效率达到75%,而同规格异步机仅为30%。该开关磁阻电动机对抽油机"重载起动、低负运行"工况具有较好的适应性。     

W型曳引抽油机抽油杆断脱技术措施分析

针对W型曳引抽油机在运行过程中可能出现的抽油杆突然断脱事故,分析了抽油杆断脱的原因,提出了预防办法和技术措施,以避免因为抽油杆断脱造成事故,为推广应用W型曳引抽油机提供了安全技术保障。     

用于游梁抽油机的双绕组串联节能电动机

针对游梁式抽油机的电动机大多数处于轻载运行的情况 ,根据电动机设计原理 ,设计出了一种新颖的双绕组串联节能电动机。这种电动机的定子绕组由一个多匝绕组和一个少匝绕组串联而成。多匝绕组单独运行时功率大 ,串联少匝绕组以后的功率小 ,但功率因数高 ,效率高。电动机外部采用切换装置 ,轻载时 ,两个绕组串联运行 ;满载时 ,只用多匝绕组运行。理论计算和实测表明 ,抽油机轻载运行时双绕组串联节能电动机节能效果超过 10 %     

电动机直驱抽油机的研制及试验

为提高抽油机系统效率,节约电能,满足油田新的开采需求,研制了电动机直驱抽油机。该抽油机将永磁同步电动机悬挂式安装,电动机输出轴与天轮总成轴通过花键联轴器直接连接,省去了减速器和换向机构;特殊胶带绕过天轮总成和导轮总成,一端连接悬挂器,另一端连接配重箱。永磁同步电动机在通入低频电流后,转子做低速正、反转运动,直接通过特殊胶带带动抽油杆做往复直线运动,举升井内液体。现场试验结果表明,电动机直驱抽油机启动电流小,冲程冲次无级可调,有助于提高泵效,比常规游梁式抽油机节电20%左右。     

一种基于单片机的抽油机SVPWM控制系统研究

油田使用的采油设备主要是游梁式抽油机,其电机均使用三相异步感应电机。为了提高抽油机的运行效率,节约能源,介绍了一种采用新型电压空间矢量PWM控制技术来控制抽油机电机的方法。该方法对电动机电压空间矢量实施控制,直接从维持磁链轨迹为圆的角度出发,通过调控逆变器的开关状态,选择出合适的电压空间矢量,从而得到尽可能逼近圆形的磁链轨迹。与传统的PWM方法相比,可以减小电机低频的转矩脉动和谐波电流损耗。经过检验,证明采用该电压空间矢量PWM控制技术控制抽油机电机可提高其电源电压的利用率,从而实现较好的节能效果。     

抽油机载荷随动控制系统的研制及应用

介绍了游梁式抽油机的工作原理,在单周期内抽油机根据井下载荷变化,可自动进行速度的连续调整,仿真模拟人工举升的发力方式,提高了抽油机的排采效率。抽油机载荷随动控制系统采用汇总示功图的方法,分析了抽油机的运行载荷变化曲线,寻找载荷突变尖峰,比较载荷曲线在抽油机上冲程和下冲程的变化形态,在1个排采周期内优化控制抽油机运行速度,降低了抽油杆的弯曲度,提高了有效冲程,降低了抽油机机械冲击,使井下采油泵尽可能多的充满液体,延长了抽油机的使用寿命,达到了增产降耗的目的。     

W型曳引抽油机技术研究及现场应用

W型曳引抽油机以机架为载体,采用外转子稀土永磁同步电机为动力,由变频控制器提供变频后的低频电流供给外转子稀土永磁同步电机,使电机在超低转速下输出大扭矩。通过改变电流的频率可以改变电机的转速;改变电流的方向可以改变电机的转向。电机直接驱动安装在两侧的曳引轮,依靠正压力和摩擦力带动钢丝绳及动滑轮悬点载荷和配重作往复运动,进而带动抽油杆和抽油泵采油。通过多个油田试用,该机具有节能、减排、增效、控制自动化等显著技术特性,是近年来研发出来的较理想的新一代无游梁式抽油机。     

基于PLC的无游梁长冲程抽油机变频控制系统

根据目前石油资源开采的特点,设计了基于PLC的无游梁长冲程抽油机变频控制系统。该系统以PLC为控制核心,采用机电一体化设计,使所设计的抽油机具有冲程和冲次可调、节能、载荷大、适应性强和可靠性高等特点。现场实际测量数据表明,该类型抽油机特殊的电动机运行方式使其应用于稠油或聚驱油井的举升具有明显的优势,整体效率达60%,远远超过传统抽油机,且运行稳定,具有广阔的应用前景。     

直线电动机抽油机速度闭环控制系统的设计

介绍了一种基于西门子S7—300PLC和MM440通用变频器加旋转编码器构成的直线电动机抽油机速度闭环控制系统。该系统利用旋转编码器对永磁同步直线电动机的速度进行监测,根据电动机速度来调整直线电动机输出的推力,使得直线电动机能够平稳、可靠地运行,并以此来解决直线电动机抽油机对变化载荷的响应问题。试验及现场应用表明,该系统在直线电动机抽油机上的载荷变化较大时效果明显,抽油机在运行过程中更加平稳、可靠,因抽油机上的载荷峰值而引起永磁同步电动机失步次数明显减少,有效提高了直线电动机抽油机的性能和使用效率。