1油田电动机现状
据统计，到2008年底，大庆油田有抽油机井(柱塞泵井)37803口、潜油泵井2101口、螺杆泵井4584口，与之配套的电动机有数万台。可见，电动机节能是大庆油田当前节约能源，创造经济和社会效益的主方向。电动机系统节能的主要内容包括:推广高效节能电动机(稀土永磁电动机)，逐步淘汰低效电动机;合理匹配电动机拖动系统，消除“大马拉小车”现象;提高电动机效率，逐步采用交流调速取代直流调速等。大庆油田在用电动机主要是Y、Y2系列。2003年上海电器科学研究院建立Y3系列低能耗要求，同时，GB18613—2012《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》也对电动机节能提出了新要求，但在大庆油田还没有大面积推广。
2电动机节能技术
(1)要提高电动机的效率，除了增加硅钢片和铜线的用量及缩小风扇尺寸等措施外，还必须在新材料应用、制造工艺及优化设计等方面采取措施。比如，英国Brook公司对硅钢材料的改进，以及南阳防爆电动机参与的铸铜转子电动机的研究都取得了很大的成绩。(2)应用磁性槽楔或槽泥改造电动机，原理是消灭由电动机定、转子槽齿效应产生的高频涡流损耗和磁滞损耗，达到节能的目的。(3)星－三角转换、改接线，通过改变绕组电压和电流来改变电动机的实际输出功率。这种方法使得电动机的输出功率变为原来的1/3。减少轻载或空载运行，避免异步电动机效率下降到60%以下。(4)油田在用的螺杆泵永磁同步电动机，转子采用永磁技术，相比传统的铜转子，永磁转子可以减少15%～30%的损耗。另外，电力电子器件和空间矢量控制理论技术的进步，解决了同步电动机无法自起动的问题。(5)软起动、PLC(可编程序控制器)控制、变频调速等方法都和永磁电动机或随着大功率电力电子元件发展起来的变频技术密不可分。永磁电动机结构简单、效率高、起动转矩大，节能效果明显。特别是螺杆泵永磁同步电动机，由于其自身的优点，在油田的应用越来越多。下面重点对永磁电动机在油田的应用进行介绍。
3永磁电动机在油田的应用
3．1永磁电动机的分类
根据建立磁场的方式的不同，电动机可分为电励磁电机和永磁电机。常规永磁电机分为以下五类:永磁直流电动机、异步起动永磁同步电动机、永磁无刷直流电动机、调速永磁同步电动机和永磁同步发电动机。
3．2油田抽油机用永磁电动机的特点
抽油机是油田主要生产机械，抽油机对电动机的要求是大起动转矩、高效率和宽广的经济运行范围。若采用一般的异步电动机，为满足抽油机大起动转矩的要求，需配置特殊要求的大容量异步电动机。这样，电动机的功率就会较大，在正常运行时平均负载率较低，效率和功率因数低，造成电能的大量浪费。油田抽油机用380V永磁同步电动机包括11kW、15kW、18．5kW、22kW、30kW、37kW、45kW共7个功率等级，与一般异步电动机的替代关系如表1所示。从表1中选取22kW、6极永磁同步电动机与其所代替的37kW、6极异步电动机进行性能对比，如表2所示。可见，永磁同步电动机起动转矩能够满足要求，起动电流与异步电动机基本相当，效率和功率因数明显高于异步电动机。综上所述，永磁同步电动机具有以下特点。(1)功率因数高。通过合理设计，可以使其工作在滞后功率因数，甚至超前功率因数。(2)效率高。正常运行时无励磁损耗，高功率因数使得定子电流较小，定子绕组损耗较小。这在小功率电动机中体现得尤为明显。(3)具有宽的效率范围。永磁电动机在25%～120%额定负载范围内都有较高的效率。
3．3螺杆泵永磁同步电动机在油田的应用
螺杆泵永磁同步电动机采用立式安装，空心轴结构。螺杆泵位于地下千米，它的光杆连接永磁同步电动机的空心轴。这样，永磁同步电动机输出的转矩可直接传递给螺杆泵，省去了现有抽油机复杂的皮带减速传动装置、齿轮箱减速传动装置和防反转制动机构，也同时省去了人工反复更换皮带轮、变速调参等检修、维护工作，大大节约了人力、物力。螺杆泵永磁电动机结构相对简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高。和直流电动机相比，它没有直流电动机的换向器和电刷;和异步电动机相比，它不需要无功励磁电流，因而效率和功率因数高，定子电流和定子电阻损耗减小;和普通同步电动机相比，它省去了励磁装置，简化了结构，提高了效率。基于螺杆泵永磁电动机的诸多优点，大庆油田已经开始逐步推广、应用螺杆泵采油技术。相信在不久的将来，螺杆泵永磁电动机在油田的应用会越来越多。
作者:阮万江 邓丽伟 庞博美 单位:大庆油田电力集团电力工程技术服务公司电器设备修造厂 大庆油田电力集团供电公司中心试验所
