游梁式抽油机基于开关磁阻调速系统节能改造

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1、_⋯。．。帅n游梁式抽油机基于开关磁阻调速系统节能改造张庆洋周海亮(北京中纺锐力机电有限公司)摘要游梁式抽油机一直在我国采油设备中占有重要地位，但由于其负载不均衡、平衡效果差、工作效率低等问题，造成大量的能源浪费。开关磁阻调速系统具有系统效率高、可靠性高、结构简单及高效区宽等优点，非常适用于游梁式抽油机负载不均衡的缺点。基于此，采用开关磁阻调速系统对游梁式抽油机进行传动单元改造。经实测，综合节能率达到2O％以上，具有非常大的市场应用价值。关键词游梁式抽油机开关磁阻调速系统节能改造D0I：10．3969／i．issn．2095-1493．2014．003．012游梁

2、式抽油机，简称游梁机，主要由驴头一游由此可知，游梁机的电动机长期在一种负载极梁一连杆一曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装不均衡的状态下周期运行，而为了满足抽油杆上升备等四大部分组成。因其结构简单、可靠性高、耐过程中对转矩的要求，游梁机选用的电动机相对而久性好、易于维护等优点，一直在我国采油设备中言，都会选择功率等级比游梁机功率大的型号，但占有重要地位，约占总数的75％以上，且在今后相在抽油杆下降过程中，这时大功率的电动机不需要当长的一段时间内仍是油田首选的采油设备。我国在较高的负载点运行，所以就形成了“大马拉小自引进游梁机以来，经过几十年的发展，已经派生车”的局面

3、；常用的三相异步电动机在轻载甚至空出了很多种机型，如常规型游梁机、前置型游梁载状态下，运行效率很低，因而造成了大量的能源机、偏置型游梁机、斜井式游梁机、低矮式游梁机浪费。及活动式游梁机等，但最基本的四连杆结构并没有2开关磁阻调速系统工作原理发生变化，因此，游梁机的负载不均衡、平衡效果差、工作效率低等一系列问题也一直没有较好的解决。开关磁阻调速系统(SwitchedReluctanceDrive，简称SRD)是目前最新的无极调速系统，1游梁机能耗现状分析由开关磁阻电动机(SwitchedReluctanceMotor，简游梁机采油作业过程中，电动机带动三角皮带称SR

4、M)、控制电路、功率电路及位置传感器四部转动，三角皮带带动游梁机减速箱转动，减速箱的分组成，兼具直流、交流两类调速系统的优点。输出动力经过四连杆结构，转变成驴头的上下曲线SRD采用的是“磁阻最小原理”。磁阻最小原往复运动，然后通过驴头转换成抽油杆的直线上下理是指磁通总是要沿着磁阻最小的路径闭合，而具往复运动，抽油杆的每一次上下往复运动为一个冲有一定形状的铁芯在移动到最小磁阻位置时，必使程，每个冲程即为一个工作周期。自己的主轴线于磁场的轴线相重合。当铁芯的主轴每个工作周期内，在抽油杆上升采油的过程线与磁场的轴线不重合时，铁芯与磁场之间会产生中，为了保证油井有足够的采

5、油压力和克服抽油杆一个磁拉力，使铁芯沿着轴线重合的方向移动。的自重，游梁机需要对抽油杆提供很大的动力，因以12／8极SRM为例，如图1所示，12／8极SRM此电动机需要在很高的负载条件下运行；而在抽油定子有12个极，转子有8个极，定转子均为硅钢片杆的下降过程中，油井内的负压以及抽油杆的自重叠压而成，其中定子上有绕组，转子无绕组。定子可以带着抽油杆自行向下降落，电动机的输出功率绕组每间隔两个极为同一相，绕组之间串行连接，非常小，甚至电动机运行在发电状态。共有A、B、C三相。以A相绕组为例(B、C两相结构与A相相同，与A相并联在直流电源上)，当A第一作者简介：张庆洋，

6、2012年毕业于北京交通大学，从事开关磁相绕组轴线OA与转子磁极轴线Oa均不重合时，闭阻调速系统研发工作，E—mail：zqy@srdrive．con，地址：北京市通州区北京中纺锐力机电有限公司，101102。合开关-sl、S2，对A相绕组通电，A相绕组会产f321www．syshjn．com姗⋯一生一个沿OA方向的径向磁场，该磁场通过定子轭、定子极、气隙、转子极、转子轭等路径闭合，转子受到气隙中弯曲磁力线的切向磁拉力，推动转子转动到OA与Oa轴线重合为止，此时断开开关S1、S2图112／8极SRM原理不薏图(A相)顺序对各相按上述步骤通电(如A—B—c—A或A—

7、C—B—A)，电动机就可以连续转动，改变通电的各相顺序以及通电时间，就可以改变电动机运行的转向、转矩和转速。由此可知，电动机的转向与各相通电电流方向无关，与各相通电顺序有关。当开关s1、s2开通时，A相绕组从直流电源吸收能量，当开关S1、S2断开时，A相绕组中的电流则经过续流二极管D1、D2回馈到直流电源，因此，SRD的系统效率高，且高效区宽。磁阻最小原理使SRD与传统交直流电动机及其调速系统相比，有如下几个特有的优点。◇SRD的启动转矩大，可达额定转矩的150％；启动电流小，只有额定电流的30％。◇能够频繁换向，可达1000次，h。◇调速范围宽，高效区宽。◇空载

8、电流小，只