提高直流电机节能效果的几点做法
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摘 要：分析了更换直流电机后节能效果变差的油井参数变化，并对其参数进行优化组合，采取大泵径、长冲程、低冲次来减小瞬时功率，发挥节能设备优势使应用的节能设备达到最佳节能效果。
关键词：直流电机；节能效果
中图分类号：C35 文献标识码： A
直流电机是通过定子产生的旋转磁场拖动永磁转子旋转，随着转子的转动位置传感器不断送出信号，改变电枢绕组的通电状态，使得某一磁极下导体中的电流方向始终保持不变，从而达到节能目的。通过对单井安装前后的各运行参数及节能效果对比，发现有些井在更换电机后的节能效果良好，但部分油井在更换电机后虽然电机是在节态工作，但是节能效果并不十分明显。因此，我们对这两类油井进行对比分析，并优化调整，以充分发挥设备的节能效果。
1安装情况及存在问题
安装后共测试80口井系统效率，平均系统效率为34.26%。统计可对比测试井数72口井，平均系统效率上升3.66个百分点，其中有60口井消耗功率下降，平均单井消耗功率下降0.98KW，这部分油井运行参数降低的同时，抽油机的负荷率也随之降低，从而使电机做功更加合理，油井消耗功率下降，系统效率得到明显改善。
（1）部分电机出现“小马拉大车”的现象，导致电机节能效果差。统计表明，有17口井安装后存在着电流上升的现象，且在更换电机后，油井的生产运行参数不但没有下降，还略有上升，而电机运行功率又降低一个级别，导致抽油机上载荷率基本没有改变，从而呈现“小马拉大车”的现象，导致电机节能效果差。
（2）电流变化大导致油井不平衡，影响节能效果。直流电机的工作原理是通过定子产生的旋转磁场拖动永磁转子旋转，随着转子的转动位置传感器不断送出信号，改变电枢绕组的通电状态，使得某一磁极下导体中的电流方向始终保持不变。由于与普通电机原理不同导致油井运行电流较安装前变化较大。虽然安装后电流有所下降，但上下电流相差值变大，使7口井平衡块调到头也不平衡，部分井平衡比甚至达到120%以上。影响节能效果。
（3）电机轮加工时未考虑调参潜力，导致安装后参数变化。安装的80台电机中有43口井调冲次出现问题，由于这43口井皮带轮丈量时均为冲次最小，设计加工尺寸未考虑调大参潜力，致使30口井频率调至最大时能达到原来最小冲次，13口井即使平率调大最大也达不到原来最小冲次。参数的不合理匹配导致这部分井沉没度上升，这部分井每天影响产液量59.2t，不能发挥最佳的节能效果。
（4）电机故障频繁，影响油井时率。安装初期至今共出现各类故障共计57井次，通过与厂家协调目前已恢复51口井正常生产。其中有10口井故障2次以上。电机故障后等待维修影响油井时率，同时也给生产带来不必要的麻烦。
2.1优化运行参数，提高节能效果
2013年开展大泵径，长冲程，低冲次实验配合地面设备调整，在软件措施上实施立体节能。与现场实际生产参数结合，共选出36口井调大冲程、61口井调小冲次的计划。目前利用作业时期已更换大泵3口井、调大冲程7口井、降低冲次19井次，累计优化参数 26口井，调后优化的单井平均节电率达到4.2%。冲程利用率由调整前的85.4%上升到88.3%，冲次利用率由调试前的55.8%下降到了53.1%，节能效果显著。同时利用半年度检查契机进行统一调整，使机型电机匹配更合理，达到最佳节能效果。利用大泵径，长冲程，低冲次实验配合地面设备。使机型电机匹配更合理，达到最佳节能效果。
2.2应用功率平衡法开展直流电机调平衡试验
跟踪测试并根据软件建议进行调整，对比电流平衡和功率平衡的各项参数，找出最节能的调平衡方式。针对安装的80台直流电机，安装后电流虽有所下降，但上下电流相差较大。大部分井出现上电流较小，下电流较大的情况，积极调整平衡率，虽然平衡率比安装后有所下降，但是仍处于100%以上。针对直流电机出现的这种现象，我们积极开展功率法调平衡实验，选取A1井作为试验对象，通过功率测试的调整建议将平衡块向外侧调到头。两块平衡块分别由0.93m、0.65m调整到1.3m、1.22m处。调后平稳运行一天后再次功率测试，单井消耗功率降低0.16kw。见表1。
A1井软件给出调整建议 A1井软件给出调整建议
A1井功率平衡测试数据 A1井调整后测试数据
表1功率平衡现场测试数据
根据现场实际情况挑选了3口不平衡井，根据功率法测试软件给出意见我们进行了功率法的平衡调整，调后功率均在合理范围内，平均消耗功率下降0.15kw，电流均有所下降。2013年将继续进行实验，通过积极与采油队结合选出了10口井开展实验，包括3口平衡块调到最内侧井，3口电流平衡井，4口平衡块最外侧井，根据软件意见进行现场摘换块工作同时对比电流平衡法两者的差距，找到调平衡最佳途径。根据无功补偿对反馈电进行充电，探索其充放电过程，使新设备发挥最大节能功能。
2.3维护新节能设备，提高设备节电率
针对故障存在的问题，积极与厂家进行学习，制定了采油队直流电机操作规程，对启机前的检查、现场声音判断、常见故障现象及显示屏故障代码识别的相关操作进行规范，累计应用该规程识别直流电机相关故障14井次，根据故障代码自行恢复接线8井次。通过厂家维修和自行恢复共恢复故障79井次，使直流电机节态运行率达到100%。同时单井故障躺井时间由原来的3天以上下降到目前的不到1天。
（1）前期测试阶段。实施节能措施前各单井的现场运行参数，包括系统效率、消耗功率、电流值、单井百米吨液耗电量等基础参数。安装改造前平均系统效率30.6%，消耗功率7.13kWh。在全矿处于中下水平。
（2）硬件设备投入阶段。主要进行直流电机的安装调试现场应用情况反馈以及电磁防蜡器的安装调试。安装直流电机80台，电磁防蜡器89台。平均系统效率上升了3.66个百分点，平均单井消耗功率下降0.98KW，安装电磁防蜡器的单井平均热洗周期延长36天。
（3）软件措施实施阶段。一是进行运行参数的优化，开展大泵径，长冲程，低冲次试验配合地面设备调整。共制定了30口井换大泵计划，同时结合生产参数，选出36口井调大冲程、61口井调小冲次计划。利用作业时期更换大泵7口井、调大冲程15口井、降低冲次33井次。冲程利用率88.3%，上升2.9个百分点。冲次利用率53.1%，下降了1.6个百分点，系统效率上升了0.84个百分点，平均单井消耗功率下降了0.15 KW。二是开展直流电机调平衡试验，找出最节能的平衡点。对全队进行功率法调前测试，调整平衡95井次，消耗功率下降0.11KW 三是开展热洗时调高冲次与电磁防蜡器延长周期相匹配的方法，开展摸索热洗效果试验。选出23口井展开试验，并按照日产液及含水级别进行分类。通过跟踪功图载荷、产液、含水和电流变化，确定热洗周期延长时间。平均试验单井交变载荷增加仅1.4KN。目前5口试验井已延长1个月。在参数的优化调整上，依据理排等值原则进行调整，优化后理排保持不变，保证在平稳状态下运行。
3结论及认识
（1）开展大泵径，长冲程，低冲次在软件措施上实施立体节能，优化运行参数，能提高节能效果。
（2）对于新投入使用的节能设备出现故障时要及时进行现场分析，找出故障原因，制定出适应生产的工作制度，同时培训员工提高自行修复的能力，提高新设备运行时率。
参考文献：
[1] 徐江红.解析无刷直流电机工作原理[M]. 江苏：内蒙古石油化工出版社，2010.