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維修技術(shù)
抽油機(jī)電機(jī)高耗低效探因及節(jié)能降耗措施
內(nèi)容簡介:目前使用較多的電機(jī)是交流電機(jī),約占各類電機(jī)總數(shù)的85%以上,它具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)廉、不需維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),但它的弱點(diǎn)是調(diào)速困難,因而在許多應(yīng)用場合受到限制或借助機(jī)械方式來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。
  在勝利油田各采油廠,電機(jī)是原油生產(chǎn)的主要?jiǎng)恿,被廣泛應(yīng)用在油田生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域,機(jī)械采油、注水、油氣集輸三大系統(tǒng)的電力驅(qū)動(dòng)裝備幾乎是電機(jī),可以電機(jī)是油田的主要用電設(shè)備,占總耗電量的80%。然而,在生產(chǎn)實(shí)際中,由于管理技術(shù)水平等問題,很多電機(jī)處于輕載、低效、高耗能的運(yùn)行狀態(tài),電能浪費(fèi)嚴(yán)重。因此,電機(jī)節(jié)能降耗是油田節(jié)電降耗、降低開采成本的主要探索方向。 

  1 電機(jī)高耗低效運(yùn)行的原因 

  勝利油田使用電機(jī)的機(jī)采系統(tǒng)、輸油(氣)系統(tǒng)、注水系統(tǒng)、水泵系統(tǒng),其電機(jī)的運(yùn)行狀況均不樂觀,離經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有一定的差距,造成電機(jī)效率低下,能耗過大。其原因主要有以下幾個(gè)方面: 

  1.1老舊電機(jī)數(shù)量仍然較多 

  部分電機(jī)使用時(shí)間過長,內(nèi)部材料老化嚴(yán)重,有些電機(jī)的使用時(shí)間在20-30年以上;而另一部分電機(jī)制造工藝已屬落后淘汰技術(shù),各類技術(shù)性能參數(shù)遠(yuǎn)差于新型電機(jī)。無論是電機(jī)過舊還是制造工藝過時(shí),均會(huì)造成電機(jī)運(yùn)行負(fù)擔(dān)加重,電機(jī)效率低下,電機(jī)損耗也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于新裝或新型電機(jī)。 

  1.2電機(jī)匹配不當(dāng),運(yùn)行設(shè)置不科學(xué) 

  機(jī)械設(shè)備與電機(jī)配套不合理,包括形式選用不合理、容量選用不合理、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速選用,不合理等現(xiàn)象比較普遍,而機(jī)動(dòng)設(shè)備的用戶也由于對設(shè)備的選用不合理,運(yùn)行方式不合理,造成大量的電機(jī)處于低效率運(yùn)行狀態(tài)。很多電機(jī)在選配時(shí)沒有認(rèn)真規(guī)劃,導(dǎo)致真正投入使用后電機(jī)額定功率對匹配功率過大(大馬拉小車)或過。ㄐ●R拉大車)的問題。其中“大馬拉小車”使電機(jī)多損耗了一部分空載損耗;而“小馬拉大車”則使電機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行,電機(jī)負(fù)擔(dān)過重,電機(jī)溫升過高,嚴(yán)重影響電機(jī)使用壽命。 

  1.3特殊工藝或生產(chǎn)發(fā)展需要是電機(jī)高耗低效運(yùn)行的重要因素。 

  (1)采油系統(tǒng)。抽油機(jī)由于其特殊的運(yùn)行要求,所匹配的電機(jī)必須同時(shí)滿足最大沖程,最大沖次,最大允許掛重的三個(gè)要求,還須具有足夠的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩,以克服抽油機(jī)啟動(dòng)時(shí)嚴(yán)重的靜態(tài)不平衡。因此,往往抽油機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)確定的安裝容量裕度較大。如6型抽油機(jī)配Y200L-6/18.5kW,10型抽油機(jī)配Y250M-6/30kW等,但實(shí)際功率卻比額定功率要小的多。因此,在抽油機(jī)電機(jī)的選配上往往安裝了容量較大的電機(jī),增加了電機(jī)的空載損耗;而抽油機(jī)的特殊的負(fù)荷變化,使得電機(jī)的無用功增加,這都使采油系統(tǒng)和電機(jī)的效率較低。 

  (2)泵類。鑒于油田對輸油注水站點(diǎn)擴(kuò)容的考慮,有時(shí)在泵及電機(jī)的選配上采取以大帶小的方法,以滿足以后發(fā)展的需要,但很多站點(diǎn)輸油量或注水量較小或不斷萎縮,造成原來的泵機(jī)組配置過大,即嚴(yán)重的“大馬拉小車”,且這種狀況更多的時(shí)候不能立即更變,造成較為嚴(yán)重的電能損失。 

  2 電機(jī)節(jié)能測試實(shí)驗(yàn) 

  為了研究電機(jī)節(jié)能潛力,特對油田中電機(jī)使用最廣泛的抽油機(jī)電機(jī)和泵類電機(jī)進(jìn)行了節(jié)能測試實(shí)驗(yàn)。 

  2.1抽油機(jī)電機(jī)節(jié)能實(shí)驗(yàn) 

  對孤東油田2-13-14井的電機(jī)進(jìn)行了測試,實(shí)驗(yàn)主要是通過更換電機(jī)(改變電機(jī)額定功率大。﹣碚撟C節(jié)電潛力。 

  監(jiān)測發(fā)現(xiàn),在2-13-14井上將Y160 M-6(7.5 kW)電機(jī)更換為Y112 M-4B5(4 kW)后,額定功率雖然降低3.5kW,但保證了正常的生產(chǎn)需要,且抽油系統(tǒng)效率略有升高,平衡度保持在80%-110%之間,有功功率從2.39 kW降低到1.45 kW,平均有功節(jié)電率達(dá)到了36.08%。 

  通過該實(shí)驗(yàn)說明:對抽油機(jī)等負(fù)載不平穩(wěn)的系統(tǒng),可根據(jù)電機(jī)的實(shí)際有功功率大小,選用或更換匹配的電機(jī),降低額定功率,減小功率損失,提高電機(jī)電能利用率。 

  2.2泵類電機(jī)節(jié)能實(shí)驗(yàn) 

  對孤東聯(lián)合站2#鍋爐房的4#水泵電機(jī)進(jìn)行測試實(shí)驗(yàn),方法是對電機(jī)在安裝變頻裝置前后的功率變化情況(有功節(jié)電率)進(jìn)行測算,進(jìn)而論證變頻器對電機(jī)的影響。水泵電機(jī)控制柜安裝了變頻器后,可根據(jù)生產(chǎn)需要自由調(diào)節(jié)頻率,進(jìn)而改變泵流量和有功功率,為了方便說明問題,我們可以采集多個(gè)頻率點(diǎn)進(jìn)行對比,測算節(jié)電率,監(jiān)測中選取工頻(50 Hz)和47 Hz兩個(gè)頻率點(diǎn)。通過監(jiān)測,頻率在47 Hz時(shí),有功功率比工頻(50 Hz)時(shí)減小4.56 kW,功率因數(shù)提高0.0917,有功節(jié)電率達(dá)到了14.29%。 

  通過該實(shí)驗(yàn)說明:安裝變頻裝置后,不僅可以自由設(shè)置頻率,即電機(jī)以不同的轉(zhuǎn)速運(yùn)行,從而達(dá)到需要的生產(chǎn)參數(shù)(如流量),方便生產(chǎn)中靈活調(diào)配,而且還可以在保證生產(chǎn)要求的前提下,提高功率因數(shù),降低有功,減少不必要的損耗,是電機(jī)節(jié)能的有效途徑。 

  3 抽油機(jī)電機(jī)節(jié)能措施 

  電機(jī)降低損耗主要從恒定損耗(鐵耗和機(jī)械損耗)、銅耗及雜散損耗這三個(gè)方面人手,實(shí)際中的各種措施也是以減少這三種損耗中一個(gè)或多個(gè)為本質(zhì)的方法,具體的應(yīng)用中則主要有以下幾種措施: 

  3.1選用高效節(jié)能型電機(jī)或?qū)S秒姍C(jī),淘汰老舊落后電機(jī) 

  高效節(jié)能型電機(jī)的電機(jī)損耗僅是傳統(tǒng)落后電機(jī)的幾分之一,但電機(jī)效率卻明顯高于同狀態(tài)下一般電機(jī),是老舊落后電機(jī)更替的首選。 

 。1)永磁同步電機(jī)。抽油機(jī)上使用的永磁同步電機(jī)是一種異步啟動(dòng)的同步電機(jī),由轉(zhuǎn)子交流啟動(dòng)后牽入同步運(yùn)行,類似于交流同步電機(jī)。其運(yùn)行是靠定子繞圈在氣隙中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子上磁鋼間的相互吸引,使轉(zhuǎn)子與定子氣隙磁場同步旋轉(zhuǎn)而做功。其轉(zhuǎn)子等效電阻電路,故功率因數(shù)高,因無磁勵(lì)電流,其空載損耗小。電機(jī)效率可達(dá)96%左右,較三相異步電機(jī)高。 

 。2)直流電機(jī)。直流電機(jī)有優(yōu)良的控制性能,其機(jī)械特性和調(diào)速特性均為平行的直線,這是各類交流電動(dòng)機(jī)所沒有的特性。此外,直流電動(dòng)機(jī)還有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、效率高、調(diào)速方便、動(dòng)態(tài)特性好等特點(diǎn)。 

 。3)其他專用電機(jī)。對有特殊工藝要求的設(shè)備,其對電機(jī)某一方面性能的要求不同,應(yīng)結(jié)合具體情況具體裝配,盡量減少因普通電機(jī)為彌補(bǔ)專用電機(jī)性能而造成額外電機(jī)電耗。 

  3.2正確匹配電機(jī)功率 

  在選擇電機(jī)時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1)如果電機(jī)功率選得過小,就會(huì)出現(xiàn)“小馬拉大車”現(xiàn)象,造成電機(jī)長期過載,使其絕緣因發(fā)熱而損壞,甚至電機(jī)被燒毀。(2)如果電機(jī)功率選得過大,就會(huì)出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象。其輸出機(jī)械功率不能得到充分利用,功率因數(shù)和效率都不高,不但對用戶和電網(wǎng)不利,而且還會(huì)造成電能浪費(fèi)。 

  要正確選擇電動(dòng)機(jī)的功率,必須經(jīng)過以下計(jì)算或比較:(1)對于恒定負(fù)載連續(xù)工作方式,所選電機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于計(jì)算所得的功率。(2)短時(shí)工作定額的電機(jī),與功率相同的連續(xù)工作定額的電機(jī)相比,最大轉(zhuǎn)矩大,重量小,價(jià)格低。因此,在條件許可時(shí),應(yīng)盡量選用短時(shí)工作定額的電機(jī)。(3)對于斷續(xù)工作定額的電機(jī),其功率的選擇要根據(jù)負(fù)載持續(xù)率的大小,選用專門用于斷續(xù)運(yùn)行方式的電機(jī)。此外,也可用類比法來選擇電動(dòng)機(jī)的功率。所謂類比法。就是與類似生產(chǎn)系統(tǒng)所用電機(jī)的功率進(jìn)行對比。 

  具體做法是:了解本單位或附近其他單位的類似生產(chǎn)系統(tǒng)使用多大功率的電機(jī),然后選用相近功率的電機(jī)進(jìn)行試車。驗(yàn)證所選電機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械是否匹配。驗(yàn)證的方法是:使電機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn),用鉗形電流表測量電機(jī)的工作電流,將測得的電流與該電機(jī)銘牌上標(biāo)出的額定電流進(jìn)行對比。如果電機(jī)的實(shí)際工作電流與銘牌上標(biāo)出的額定電流上下相差不大,則表明所選電機(jī)的功率合適。 

  如果電機(jī)的實(shí)際工作電流比銘牌上標(biāo)出的額定電流低70%左右,則表明電機(jī)的功率選得過大(即“大馬拉小車”)應(yīng)調(diào)換功率較小的電機(jī)。如果測得的電機(jī)工作電流比銘牌上標(biāo)出的額定電流大40%以上,則表明電機(jī)的功率選得過小(即“小馬拉大車”,應(yīng)調(diào)換功率較大的電機(jī)。 

  3.3針對不同系統(tǒng),合理調(diào)整系統(tǒng)參數(shù),科學(xué)維護(hù),加強(qiáng)管理節(jié)能 

  電機(jī)的日常維護(hù)也是決定電機(jī)是否高效低耗經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素,要按照系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置的要求,定期檢查電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況,優(yōu)化管理和維護(hù)。避免電機(jī)長時(shí)間超負(fù)荷、高溫運(yùn)行,對電機(jī)效率過低、不能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的電機(jī)要及時(shí)進(jìn)行原因監(jiān)測分析,調(diào)整負(fù)載狀態(tài),盡可能地保持電機(jī)長時(shí)間處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。 

  對運(yùn)行的各個(gè)系統(tǒng),進(jìn)行正確的參數(shù)設(shè)置,監(jiān)控電機(jī)與終端裝置的匹配狀況,避免“大馬拉小車”和“小馬拉大車”現(xiàn)象,讓電機(jī)始終保持在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行位置。 

 。1)機(jī)采系統(tǒng)。采油系統(tǒng)具有電機(jī)啟動(dòng)電流大,運(yùn)行功率遠(yuǎn)低于電機(jī)額定功率,負(fù)荷時(shí)刻變化,有上下兩個(gè)臨界點(diǎn),這些特點(diǎn)要求定期使用嵌型電流表等簡易儀器測試抽油機(jī)上下沖程最大電流,調(diào)整平衡度,使抽油機(jī)平衡度保持在80%-110%,將電機(jī)的無用功降低到最小。此外,對日產(chǎn)液量太小的油井,采取間開的方法,既可以聚積采油能量提高采油效率,又可節(jié)約間歇停井時(shí)的電量,如一天平均停井12小時(shí),相應(yīng)的可節(jié)省50%的電費(fèi)。 

  2008年6月,孤東采油廠選擇了60口抽油機(jī)井進(jìn)行電機(jī)中間軸改造,在不影響液量和原油正常生產(chǎn)的情況下,單井平均沖次降低1.8次/分,單井平均輸入功率下降2.49千瓦,單井日節(jié)電59.5千瓦時(shí),系統(tǒng)效率提高5.05%,綜合節(jié)電率達(dá)29.8%。該技術(shù)的應(yīng)用不僅解決了供液不足、動(dòng)液面低、產(chǎn)能低的抽油機(jī)井運(yùn)行能耗大的問題,而且解決了抽油機(jī)井其動(dòng)力矩大與運(yùn)行功率小之間的矛盾,避免了抽油機(jī)不必要的高速運(yùn)行導(dǎo)致的能耗大、減速箱磨損快等問題。 

 。2)泵系統(tǒng)。無論是輸油泵、注水泵或循環(huán)水泵,均要監(jiān)控壓力值,推算或測量流量變化,分析生產(chǎn)需求與泵、電機(jī)的生產(chǎn)能力的匹配情況。對嚴(yán)重大材小用的泵、電機(jī),可考慮更換較小容量,或?qū)﹄姍C(jī)進(jìn)行調(diào)速,降低有功功率;對嚴(yán)重不能滿足生產(chǎn)的可以增加泵數(shù)量或更換大容量泵和電機(jī)。 

  3.4使用軟啟動(dòng)、變頻調(diào)速裝置或安裝節(jié)電裝置 

  通常感應(yīng)電動(dòng)機(jī)采用直接啟動(dòng)或一般啟動(dòng)的方法,電機(jī)的全壓起動(dòng)電流為額定電流的5-7倍,不僅損耗大,對電網(wǎng)沖擊也大,機(jī)械磨損,振漏大。如果用變頻調(diào)速啟動(dòng),可以將起動(dòng)電流限制到很小,即使是滿載起動(dòng),也只比額定電流稍大就可以了,損耗大大降低,既不沖擊電網(wǎng),又不沖擊機(jī)械。 

  4 結(jié)束語 

  目前使用較多的電機(jī)是交流電機(jī),約占各類電機(jī)總數(shù)的85%以上,它具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)廉、不需維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),但它的弱點(diǎn)是調(diào)速困難,因而在許多應(yīng)用場合受到限制或借助機(jī)械方式來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。使用變頻器調(diào)速信號(hào)傳遞快、控制系統(tǒng)時(shí)滯小、反應(yīng)靈敏、調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制精度高、使用方便、有利于提高產(chǎn)量、保證質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本,因而使用變頻器是企業(yè)節(jié)能降耗的首選產(chǎn)品。 

  變頻器就負(fù)載類型而言主要有兩方面的典型應(yīng)用:(1)以改進(jìn)工藝為主要目的,確保工藝過程中的最佳轉(zhuǎn)速、不同負(fù)載下的最佳轉(zhuǎn)速以及準(zhǔn)確定位等。以其優(yōu)良的調(diào)速性能,提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高舒適性,使設(shè)備合理化,適應(yīng)或改善環(huán)境等。(2)以節(jié)能為主要目的,以流量或壓力需要調(diào)節(jié)的風(fēng)機(jī)、泵類機(jī)械的轉(zhuǎn)速控制來實(shí)現(xiàn)節(jié)能,改造效果非常顯著。 

  隨著節(jié)能節(jié)電技術(shù)的不斷發(fā)展,針對電機(jī)節(jié)電的各類節(jié)電裝置也不斷涌現(xiàn),其主要原理是通過各種不同手段動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)過程中的電壓電流,在保證電機(jī)轉(zhuǎn)速的前提下,保持電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與負(fù)載的精確匹配,有效地減少有功功率和無功功率損耗,也相應(yīng)減少了磁損耗,同時(shí)使電機(jī)的功率因數(shù)提高。一般情況下綜合節(jié)電率在15%以上。
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  西安西瑪高壓電機(jī)生產(chǎn)廠家批量生產(chǎn)電機(jī)時(shí),要購真空浸漆設(shè)備,該設(shè)備由專業(yè)廠家提供。一般修理廠家利用電加熱棒加熱定子至一定溫度后翻轉(zhuǎn),定子口朝上進(jìn)行雙面灌漆。
西瑪電機(jī)維修在生活中尤為重要。
  西瑪電機(jī)本身如果過載,欠壓過壓,都會(huì)引起電機(jī)繞組故障。這不僅會(huì)對影響電機(jī)的使用效率,也會(huì)對我們的人身安全造成一定的威脅。電機(jī)維修在這個(gè)時(shí)候就顯得尤為重要。
異步電機(jī)節(jié)能控制器研究
  在能源日益缺乏的今天,異步電動(dòng)機(jī)節(jié)能控制器的研究顯得尤為必要。本文結(jié)合國內(nèi)外研究成果、分析節(jié)能控制器制造的原理、根據(jù)實(shí)際需要、考慮實(shí)際問題,解決電機(jī)在生產(chǎn)中運(yùn)行效率低,能源浪費(fèi)嚴(yán)重的隱患,提出了今后異步電機(jī)節(jié)能控制器的研究方向,希望能為異步電機(jī)節(jié)能控制器的研究與改善提供有益的借鑒。
淺談熱電廠電機(jī)節(jié)能降耗的途徑
  積極發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)是節(jié)約能源、改善環(huán)境質(zhì)量的有效措施,由于熱電廠熱效率均能超過常規(guī)火電廠的熱效率一倍以上,那么熱電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行主要表現(xiàn)在有效節(jié)能上,節(jié)能思想應(yīng)貫穿在熱電廠的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、管理等各方面,那么對于電機(jī)節(jié)能降耗的考慮在我廠熱電項(xiàng)目中也得到了很好的應(yīng)用。
電機(jī)在使用過程中的節(jié)能分析
  使用變頻器進(jìn)行調(diào)速來實(shí)現(xiàn)提高功率因數(shù)的目的,也是常用的節(jié)能方法,即在普通的交流異步電動(dòng)機(jī)上加裝變頻器,此方法安裝簡單,操作方便,節(jié)能效果顯著。
水下探測級(jí)機(jī)器人的電機(jī)應(yīng)用方案
  BEI Kimco Magnetics專注于設(shè)計(jì)及生產(chǎn)高性能線性和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器,包括一系列高性能無刷直流電機(jī)和音圈電機(jī)。這些產(chǎn)品是專為高性能、高精度和可靠性的關(guān)鍵應(yīng)用而設(shè)計(jì)。
三相異步電動(dòng)機(jī)繞組斷路的解決對策
  繞組斷路產(chǎn)生的原因:1、在檢修和維護(hù)保養(yǎng)時(shí)碰斷或制造質(zhì)量問題。2、繞組各元件、極(相)組和繞組與引接線等接線頭焊接不良,長期運(yùn)行過熱脫焊。3、受機(jī)械力和電磁場力使繞組損傷或拉斷。
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