降低螺杆泵电动机功率可行性研究.pdf

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1、试验·硼究—■■降低螺杆泵电动机功率可行性研究胥宏峰(大庆油田有限责任公司第一采油厂)摘要螺杆泵具有低能耗、低噪音、低投入，以及占地面积小等优点，适用于过渡带、稠油、出砂、家属区等生产井，尤其在节能方面具有很大的优势大庆油田第一采油厂共有1542口螺杆泵井，节能潜力较大，通过节能理论分析和螺杆泵功率计算，得出了适合该厂的螺杆泵泵型与电动机匹配标准。现场试验结果表明优化螺杆泵井电机配置可以实现节能降耗关键词螺杆泵电机功率节能DOI：10．3969／i．issn．2095-1493．2011．06．006在节能方面，螺杆泵与抽油机相比节电率可达40％左右，单井日节电可达90kwh以上；螺杆泵与电泵

2、相比节电率可达60％以上，单井日节电可达300kWh以上。原来的螺杆泵采油技术的工艺配套技术不完善，制约了螺杆泵井的推广应用，通过多年来的科研攻关解决了这一难题，为螺杆泵大面积的推广应用提供了技术支撑。截至目前，大庆油田第一采油厂共有螺杆泵井1542口，螺杆泵泵型从GLB75型至GLB1200型均有应用。由于螺杆泵井数的增多，螺杆泵在现有的节能基础上是否还有节能图1异步电动机的功率因数、转矩和效率特性曲线潜力，值得分析和研究。●1理论研究1．1节能分析螺杆泵耗电的唯一设备是电动机，电动机的匹耗配是否合理直接影响螺杆泵的耗电多少。从异步电Poo,定子铜耗动机的功率因数、转矩和效率特性曲线(图1)

3、可图2异步电动机的功率以看出，随着电动机的轴功率P相对于电动机额由于正常运行时，转子频率很低(通常只有定功率P的增大，电动机的效率、功率因数1～3Hz)，转子铁耗很小，因此，铁耗j9F实际上COS提高，从而达到节能的目的。主要是定子铁耗。目前测试的电动机消耗功率是电动机的输入功电磁功率P减去转子绕组铜耗户。之后便是率P，是输入到电动机定子上的电功率，如图2所示，其中一部分功率消耗于定子绕组铜耗P和电动机转子上获得的总机械功率P⋯即电动机的铁耗P上。扣除这些损耗后，剩下的功P。。一P一pc2(2)率便是通过气隙中的旋转磁场，经电磁感应作用传电动机旋转时还有机械损耗和附加损耗递到转子上的电磁功率P

4、，即a，其中附加损耗Pd主要是由于定、转子上有齿P。=P1一户c1一pF。(1)槽存在，当电动机旋转时使气隙磁通发生脉振产生的，因此，在定子、转子铁心中产生损耗。这种损作者简介：胥宏峰，1990年毕业于石油大学，高级工程师，从事采耗在电机转子上产生制动力矩，从而消耗了电动机油工程节能工作，E—mail：cyxuh0“gfeng@80humm，地址：大庆市会战大街1号采油一厂工程技术大队，163111。转子上的一部分机械功率。以总机械功率尸。扣口I1年第6期，B口，,比l，-口1IJ目z~Ef17—■■Testing＆Research去机械损耗P。和附加损耗P，之后，便是电动功率PN为6．71k

5、W，所以取7．5kW。机转轴上输出的机械功率P，即1．2．2计算实例分析P2=P一一户d(3)通过上述计算可以看出，用厂商的计算方法计综合上述分析，可得异步电动机的功率平衡方算功率比实际现场应用的电动机功率偏大，主要表程式为现在以下几个方面：P1=Pm+pcu1+pFe1)选用扬程比实际的举升高度偏大，目前螺=P。。+Pc2+户Cul+户F杆泵下泵深度在900m左右，且有一定的沉没度。P2+pm+。d+户c2+户c1+户F(4)一2)转速偏高，目前螺杆泵采用的转速一般不=Pz+∑P高于130r／min。3)螺杆泵的排量Q值偏高，没有考虑泵效，式中∑P为总损耗。厂商计算按100％计算，实际上目前

6、现场泵效只是∑P=P+户d+pc2+户cl+F(5)60％左右。电动机效率综合上述三点可知，螺杆泵井目前配置的电动Pz机功率偏大，因此螺杆泵电动机功率有下降的空间。一。％㈦1．2．3结合现场实际合理匹配电机1．2螺杆泵功率计算根据目前全厂的实际情况，按照上述计算方螺杆泵有效功率计算方法如下：法，计算得出适合于现场实际的电动机与螺杆泵泵型的匹配标准。(7)依据上述公式计算出适合目前第一采油厂的螺)，=P‘g(8)杆泵泵型与电动机匹配的标准，见表l。式中：表1螺杆泵电动机功率计算对比P——有效功率，kW；)，——泵输送液体的重度，N／m。Q——排量，m／s；H——扬程或举升高度，in；P——液体密

7、度，860kg／11"1；g——重力加速度，m／s。叩总：轴承‘齿轮‘叩皮带’叩机油7z(9)式中：总——地面驱动效率，0．66；，7轴承——轴承效率，0．94；齿轮——齿轮效率，O．96；表1计算方法及公式与原方法相同，但是，结合实际情况对参数进行了调整，转速采用150r／皮带——皮带效率，0．96；min，螺杆泵泵效按70％计算，安全系数均采用机油——机油效率，0．96；1．2～1．4。卵——