CN113037143A - 一种抽油机的柔性拖动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种抽油机的柔性拖动方法涉及油田采油技术，其交流电动机转子轴为空心转子轴，壳体内的定子绕组是由两个独立星接线绕组构成，启动抽油机时两个独立星接线绕组并联接入电网，完成启动后两个独立星接线绕组自动转到串联接入电网。交流电动机两套独立星接线绕组并联接入电网运行时，使游梁式抽油机在10‑20秒钟内快速完成启动，使游梁抽油机拖动系统平均功率因数从0.3左右提高到0.85以上，平均运行效率远超过电磁调速电机系统和变频调速系统；抽油机完成启动后，两套相同的独立星接线绕组自动串联接入电网运行，使交流电动机平均输出功率与抽油机运行平均消耗功率自动精确匹配，实现抽油机运行时动态全平衡，同时解决了严重浪费电能的倒拉发电问题。

Description

一种抽油机的柔性拖动方法
技术领域
本发明涉及油田采油技术，特别涉及一种能高度自适应跟随游梁式抽油机瞬间速度变化，用柔性转矩拖动来消除游梁式抽油机负载转矩的剧烈脉动、倒拉和“大马拉小车”现象的抽油机的柔性拖动方法。
背景技术
游梁式抽油机属于重型机械采油设备，其各种传动部件重以吨计，在传动力矩过程中动态惯性力很大。抽油机拖动装置在完成重载启动后，又在一种负载转矩峰值很高且频繁的剧烈脉动条件下拖动游梁抽油机运行，为能启动游梁抽油机和拖过转矩高峰，被迫配用机座号为280甚至315的几十千瓦大功率电动机才能完成游梁抽油机的启动和拖过每一转的转矩高峰，可是游梁式抽油机在启动后，运行的平均消耗功率只有几千瓦，这便形成了严重的“大马拉小车”和浪费电能的倒拉问题。“大马拉小车”使电动机运行在超低负载或空载时，力能指标非常低下，效率特别低，平均功率因数只有0.3左右，消耗掉电网中大量的无功功率，使电网的供电能力大幅下降，供电成本倍增。倒拉电动机所发电能，由于“相位漂移”也都消耗在电网线损中，这又进一步造成供电能力下降。
1985 年国内的各大油田开始重视抽油机的节能工作。“八五”期间大庆石油管理局与大庆石油学院联合承担了国家级课题“提高抽油机井系统效率研究”以来，很多科研院所及大学都投入了人力、财力研发节能型抽油机的拖动方法，至今这三十多年的时间里有很多企业以及专门组织的近30个专题攻克抽油机节能的队伍，经过几十年的努力，先后研发成功并投入使用的新型抽油机及新型拖动装置有几十种，但是都没有彻底解决问题。
发明内容
本发明为了于克服现有技术的不足，研发了一种抽油机的柔性拖动方法，使得拖动游梁抽油机运行时，其系统平均功率因数达到0.85以上，平均运行效率超过电磁调速电机系统和变频调速系统，并随着油井液面高度变化，能自动微调抽油机冲次，减少柱塞泵的半满捞现象，提高产油量的抽油机柔性拖动装置。
本发明的一种抽油机的柔性拖动方法，包括电器控制箱、交流电动机、传动带轮、飞轮和自冷风扇，所述的交流电动机转子轴为空心转子轴，壳体内的定子绕组是由两个独立星接线绕组构成，启动抽油机时两个独立星接线绕组并联接入电网，完成启动后两个独立星接线绕组自动转到串联接入电网。
作为本发明的进一步改进，交流电动机空心转子轴是取代叠片部分轭部，且交流电动机转子有与空心转子轴一体化的频敏变阻结构及外通风道。
作为本发明的进一步改进，所述的两个独立星接线绕组是在180°空间角度对称分布，每个绕组是尾端接尾端的独立星接线绕组。
作为本发明的进一步改进，所述的两个独立星接线绕组是尾端接首端单极性独立绕组。
本发明的一种抽油机的柔性拖动方法，其交流电动机定子绕组由两套独立星接线绕组构成，启动抽油机时两个独立星接线绕组并联接入电网，完成启动后两套独立星接线绕组自动转到串联接入电网，交流电动机转子有与空心转子轴一体化的频敏变阻结构。交流电动机两套独立星接线绕组并联接入电网运行时，交流电机输出600至800N·M超大启动转矩，使游梁式抽油机在10-20秒钟内快速完成启动，使游梁抽油机拖动系统平均功率因数从0.3左右提高到0.85以上，平均运行效率远超过电磁调速电机系统和变频调速系统；可随着油井液面高度变化，能自动微调抽油机冲次，减少柱塞泵的半满捞现象，提高产油量；抽油机完成启动后，两套相同的独立星接线绕组自动串联接入电网运行，使交流电动机平均输出功率与抽油机运行平均消耗功率自动精确匹配，完全消除浪费电能的“大马拉小车”现象，实现抽油机运行时动态全平衡，同时解决了严重浪费电能的倒拉发电问题。
附图说明
图1是本发明在前轴伸装有传动带轮的交流电动机构造图；
图2是两个独立星接绕组其中一种的绕线方法；
图3是两个独立星接绕组的另一种绕线方法；
图4是抽油机柔性拖动装置主回路示意图；
图中：1、壳体；2、转子轴；3、前端盖；4、后端盖；5、飞轮；6、传动带轮；7、自冷风扇；8、两套独立星接绕组；9、转子外通风道； 10、第一套绕组首端；11、第一套绕组尾端；12、第二套绕组首端；13、星接的第二套绕组尾端；14、星点；15、定子；16、转子。
具体实施方式
本发明的一种抽油机的柔性拖动方法，是将交流电动机壳体1内的定子绕组8设计成两个独立星接线绕组，启动抽油机时两个独立星接线绕组并联接入电网，完成启动后两个独立星接线绕组自动转到串联接入电网。
所述的交流电动机包括壳体1、转子轴2、前端盖3和后端盖4，在转子轴2上从前至后依次套装有传动带轮6、飞轮5、前端盖3、壳体1、定子15、转子16、后端盖4和自冷风扇7；同时将交流电动机转子轴2设计为空心转子轴取代叠片部分轭部，且交流电动机转子16有与转子轴2一体化的频敏变阻结构及外通风道9。
壳体1内的定子绕组8，是两个独立星接线绕组是在180°空间角度对称分布，每个绕组是尾端接尾端的独立星接线绕组、如图2所示；或者是尾端接首端单极性独立绕组、如图3所示。启动抽油机时两套独立星接线绕组并联接入电网，完成启动后两套独立星接线绕组自动转到串联接入电网。
在图2中第一个绕组尾端11星接，同时第一个绕组首端10与第二个绕组首端12并联接入电网运行，启动游梁抽油机。游梁抽油机启动完毕后，第一个绕组尾端11与第二个绕组首端12联接，两个独立星接绕组串联接入电网运行。
在图4中电网通过断路器向交流电动机及控制系统供电。KM1、KM2同时吸和，第一套绕组尾端11与星点联接，同时第一套绕组首端10与第二套绕组首端12并联接入电网运行，启动游梁抽油机。游梁抽油机启动完毕后，KM1、KM2断开，第一套绕组尾端11与星点14断开，同时KM3吸和，第一套绕组尾端11与第二套绕组首端12联接，两套独立星接绕组串联接入电网运行。

Claims (4)

1.一种抽油机的柔性拖动方法，包括电器控制箱、交流电动机、传动带轮（6）、飞轮（5）和自冷风扇（7），其特征在于所述的交流电动机转子轴（2）为空心转子轴，壳体（1）内的定子绕组（8）是由两个独立星接线绕组构成，启动抽油机时两个独立星接线绕组并联接入电网，完成启动后两个独立星接线绕组自动转到串联接入电网。
2.如权利要求1所述的一种抽油机的柔性拖动方法，其特征在于交流电动机空心转子轴是取代叠片部分轭部，且交流电动机转子有与空心转子轴（2）一体化的频敏变阻结构及外通风道（9）。
3.如权利要求1所述的一种抽油机的柔性拖动方法，其特征在于两个独立星接线绕组是在180°空间角度对称分布，每个绕组是尾端接尾端的独立星接线绕组。
4.如权利要求1所述的一种抽油机的柔性拖动方法，其特征在于两个独立星接线绕组是尾端接首端单极性独立绕组。
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