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工 学
抽油机节能电控装置综述（2）
关键词：抽油机；节能；电控装置
5 超高转差率多速节能电动机拖动装置
5.1 作为节能措施的应用
抽油机由于其特殊的运行要求，所匹配的拖动装置必须同时满足三个最大的要求，即最大冲程，最大冲次，最大允许挂重。另外，还须具有足够的堵转转矩，以克服抽油机启动时严重的静态不平衡。因此，往往抽油机在设计时确定的安装容量裕度较大。如6型抽油机配Y200L6/18.5kW，10型抽油机配Y250M6/30kW等。20世纪80年代中分别引进国外超高转差电动机（CJT）和超高转差多极电动机（CDJT）技术，对抽油机拖动装置进行了大量的科学实验，测试和分析，证明抽油机匹配CDJT节能拖动装置具有显著的节能效果。
其一，降低抽油机拖动装置的安装容量裕量就是一个节能体现。功率匹配变化见表2。
表2 功率匹配变化
|
6型 |
10型 |
12型 |
14型 |
|
Y200L1－6 |
Y250m-6 |
Y280M-8 |
Y315M1-8 |
|
18.5kW |
30kW |
55kW |
75kW |
|
CJT－616kW |
CJT－10A22kW |
CJT－12A45kW |
CJT－1465kW |
|
13.5 |
26.7 |
18.2 |
13 |
|
10 |
26.3 |
15 |
18.8 |
由表2可知，由于所匹配功率下降，其对应的额定电流相应下降。网络及电机绕组的铜耗与电流平方成正，电流的下降自然带来了损耗的降低而达到节能。
其二，CJT装置软的机械特性造就了抽油机运行过程中电动机功率的有功分量和无功分量的变化，促使输入功率的降低。
分析图6，普通电动机的T=f（s）机械曲线告诉我们，若负载超过Tmax，则电动机不能正常运行，因此，转速在n～n0范围变化较小。而CJT电动机的机械转动曲线告诉我们，T2st>Tst，且速度变化范围大，从0～n0均能运转。
电机机械特性的软、硬就是指转速随转矩变化的大小。“硬”，速度变化小；“软”，速度变化大。
普通电动机的机械特性较硬，在一定负载下，转速n（或角速度ω）较大；CJT电动机机械特性较软，在同一负载下，转速n（或角速度ω）较低，即转差率较大，具有降低扭矩峰值，减小抽油机悬点冲击载荷的作用。因此，在某些工况具有节能效果。
另外，通过对图7所示效率，功率因数与输出轴功率之间的函数关系分析可知：
1）普通电动机的η及cosψ曲线陡峭；
2）CJT电动机的η及cosψ曲线平坦；
3）普通电动机在额定输出功率点，η及cosψ较高，运行最经济；
4）在轻负载时，普通电动机的η及cosψ较低，CJT电动机的η及cosψ较高。
从前面的介绍可知，抽油机固有的设计及运行特点与现场实际运行工况相比，不可避免地出现了大马拉小车的不合理匹配。抽油机维持在PH点的负载，在现场从未出现过，绝大部分负载在电动机额定功率（指输出功率）20％～30％左右。对普通电动机而言，如此运行，其效率和功率因数特低。对CJT电动机来讲，由于曲线平坦，η及cosψ在负载变化情况下，其值变化不大，从而相对来讲其η及cosψ高于普通电动机，致使有功功率降低，功率因数提高。因此，就节能而言，抽油机匹配超高转差电动机是合理的。当然，转差率的高低，机械特性的软硬是否越高越好、越软越好？对于这一问题，我们认为新技术的成立与否是通过生产实践验证的。转差率高低，机械特性软硬均应适度，否则对其实用性、可靠性带来不利影响。
其三，软的机械特性造就了抽油机悬点最大负荷降低，抽油泵上行速度缓慢，抽油杆的弹性变形减小，从而使抽油泵的填充系数增加，吸液量增大，每冲次来油量增加，使单位液耗电能降低。
大量的资料证明，抽油机匹配超高转差电动机，具有显著节能效果，而CDJT变极多速电动机在抽油机应用上其节能效果则更上一层楼。它通过转速的切换而直接导致功率的切换。如6型抽油机原匹配电动机18.5kW，更换为CDJT5C型变极多速电动机，其功率转换为8/12/16kW三个功率等级，其装机容量分别降低13.5％，35.14％，56.76％，额定电流分别降低15.4％，28％，31.4％。通过功率切换其节能效果非常明显地展现出来。
5.2 作为调参（调冲）措施的应用
油田在采油过程中，从工艺或某些特定条件的需要出发，要调整冲次，过去和现在均采用较笨重的办法，由专业人员到现场拆换皮带轮的办法来实现。整个过程需停机进行，执行该任务费事、费时，劳动强度大。采用CDJT变极变速拖动装置，则可由采油工在几秒钟中内非常方便地按下按钮就可实现调冲目的，且不影响生产。特别是有的油田需经常调冲的区域采用该型产品，倍感方便，深受现场生产组织者的欢迎。