螺杆泵开关磁阻地面直驱装置

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1、设苗·产品，Equipment&Product螺杆泵开关磁阻地面直驱装置闰寒张丽(大庆油田有限责任公司第五采油厂)摘要为了解决三相异步电动机螺杆泵采油系统维护费用高、传动效率低的问题，以及永磁电动机螺杆泵采油系统制造成本高、退磁和发热严重的问题，研制了开关磁阻地面直驱装置。开关磁阻驱动电动机没有永磁体，无退磁风险；传动效率与永磁直驱装置相接近；解决了发热严重问题且制造成本低。现场试验表明，节能效果好，装置稳定性高。关键词机采系统螺杆泵开关磁阻电动机地面直驱永磁直驱D0l：10．3969／i．issr)．2095-1493．2015．006．012

2、目前，油田上的地面驱动螺杆泵采油系统采用作参数，实现保护功能。三相异步电动机和永磁电动机作为动力源。应用三光杆相异步电动机作为动力源的螺杆泵采油系统，由于方卡机t密封存在皮带传动系统及齿轮减速系统，不但维护费用上输出轴较高，而且传动效率较低。应用永磁电动机作为动承重■开关磁阻电磅机力源的螺杆泵采油系统采用永磁体铁芯，长时间使用会退磁，发热量大；且随着永磁材料价格攀升，电动机童承藉制造成本大幅上升，该系统的性价比随之降低叫。针对上述问题，提出了研究开关磁阻直驱驱动封井■■枰泵专用井口的技术思路，优选高效成熟的电动机技术；它具有传动效率高，节能效果好

3、，没有永磁体，没有退磁抽油辑风险，发热低等优势。抽油杆扶正曩1螺杆泵开关磁阻地面直驱装置的组成油管油蕾扶正■螺杆泵开关磁阻地面驱动装置如图1所示。曩杆泵1)立式开关磁阻直驱电动机：采用常规开关磁阻电动机技术，技术成熟且电动机效率高。考虑到直驱电动机轴向承载轴承的冷却问题，设计了1图1螺杆泵开关磁阻地面驱动装置示意图个2．5kg左右的冷却油箱对承载轴承进行冷却润3)螺杆泵抽油杆电气反转控制功能：当手动滑。将该电动机立式直接安装于井口，减少了故障停机或智能控制器对电动机施加保护停机时电气反点，减少了减速系统过程损耗，运行平稳。转控制系统开始工作；电磁

4、牵制防反转控制软件不2)延时软启动、停机防抽空变频控制器：利断对电动机的转速和转向进行检测，一旦发现反转用变频控制技术实现立式开关磁阻直驱电动机延时立即对反转的速度及角度进行测量，计算制动需要软启动，软停机；防抽空控制功能配备电参数分析的强度，然后施加制动力。随着电动机反转速度的装置，根据功率、扭矩变化的大小自动反映螺杆泵不断降低，制动力也不断降低，直至停机。井工作状态，在供液严重不足的情况下及时调整工4)研发的开关磁阻地面直驱电动机主要技术参数如下所述：第一作者简介：闫寒，工程师，2005年毕业于大庆石油学院，从事◇电动机绕组相数3相，额定功率

5、22kW，额机采管理工作，E-mail：yanhan@petr0china．eom．on，地址：黑龙江省大庆油田有限责任公司第五采油厂技术大队，163513。定转速200r／min；21-115年第6期石；由石化节能}29_设置·产嗣，Equipment&Product◇适应的环境温度一30—30℃，防爆等级F*鬟蒋擎∞∞盼鹞∞惦∞％∞级，变频调速范围在50200r／min之间；◇抽油杆反转电磁制动，制动时间20～200s可调；◇轴向承载轴承额定载荷25t。2实验室传动效率测试100200300400500e00700800扭矩／I-n2．1测试

6、原则为了对比开关磁阻螺杆泵直驱驱动与目前油田图390r／min条件下的扭矩一传动效率曲线广泛采用的其他螺杆泵驱动设备性能上的不同】，按输入一输出法选取了3种设备进行室内检测实验。该实验在额定电压和额定转速下，按轴向负荷∞i———————～100％，额定扭矩25％、50％、75％、100％、125％加载，测算装置的传动效率。∞===一动2．2测试结果如图2所示，当扭矩范围在200800Nm之间时，开关《磁*阻蠡直母驱传动效率为74％78．8％《群，餐蚤异啦步∞∞∞∞柏∞∞直驱传动效率为45％～49．4％，普驱为38％57％。图4150r／min条件

7、下的扭矩一传动效率曲线3现场应用效果2014年3月，4台样机投入了现场试验。经过近1年的运行检验表明，样机运行噪音偏大，但整机震动小平稳可靠，启停机冲击小。抽油杆防反转制动器满足了螺杆泵停机后扭矩的平稳释放。年内不需维护，节省了维护费用。2oo3OO40O500e00700800扫捆■该装置与永磁直驱装置相似，与普通驱动相比减少了减速中间环节，减小了能量损失，有效降低图260r／min条件下的扭矩一传动效率曲线装机功率。同时还分别与常规地面驱动装置及永磁如图3所示，当扭矩范围在100～800Nm之间直驱驱动装置进行了前后对比测试，与常规配置电时，

8、开关磁阻直驱传动效率为70％～81．79％，异步动机相比，节电15％以上；与永磁直驱驱动对比，直驱传动效率为46％58．5％，普驱为28