谢玉东
河南油田分公司采油一厂
摘要：机械采油是国内各油田主要的原油生产方式,抽油机又以游梁式抽油机应用最为普遍；抽油机的"大马拉小车"这一现象，从电机选配上看，具有一定的合理性，正确选择电动机功率的原则是：在电机能够满足负载要求的前提下，最经济合理地决定电机的功率。变压器和抽油机的负荷经常发生变化，设备损坏很频繁，加强油田电气设备的运行和维护，保持良好的允许状况也可以有效地减少能耗。
关键词：电力系统；抽油机；电机拖动；节能；变压器
一、抽油机电机"大马拉小车"具有一定的合理性
机械采油是国内各油田主要的原油生产方式，抽油机械又以游梁式抽油机应用最为普遍；抽油机一般由电动机拖动，通过抽油杆的上下运动将原油抽到地面的管线中，电动机轴上形成的负荷即抽油机的合成扭钜呈周期性波动，每周期有两次载荷冲击、有一两次负值扭钜出现，抽油机的合成扭钜随着曲柄转角的变化而变化。抽油机的负荷曲线每口井几乎不相同，千差万别，通过大量的现场测试发现抽油机的平均负荷一般为最大负荷的1/3，电动机的负荷率大部分在10%-20%，负荷率最高的也不过30% 。电动机的平均负荷率低，电动机的容量没有被充分利用，存在着严重的"大马拉小车"现象，造成电机功率因数低，效率低。
长期以来技术人员试图改变"大马拉小车"这一现象，但收效甚微，比较成功的是高转差电机，四种转矩输出可选，在一定程度上改善了抽油机的拖动但并未根治。抽油机的"大马拉小车"这一现象，从电机选配上看具有一定的合理性，正确选择电动机功率的原则是：在电动机能够满足负载要求的前提下，最经济合理地决定电动机的功率；选择电动机功率主要考虑电机发热、过载能力和启动能力三个因素，对抽油机来讲，按抽油机平均负荷考虑电机发热确定的电动机，启动能力不能满足抽油机启动的要求，选用普通电机就能增大电机容量以重大启动能力，这就是造成"大马拉小车"的根源；事实上，对于周期性变动负荷，尤其是负荷冲击大的场合，仔细分析不难得出这类负荷的驱动电机存在"大马拉小车"现象是合理的，采取措施可以改善这种状况，但不可能完全根除这个现象。
二、抽油机电机的启动问题
抽油机要求电机的启动转矩大，抽油机都是带载启动，每次启动时抽油机都要从冲程的死点，即最大负荷扭矩处开始启动，加之抽油机系统惯性大，启动时间长，为了电机的顺利启动，客观上要求电机启动性能好。人们在选择电机时考虑各种意外情况又人为地加大了裕量，"大马拉小车"这个问题更加突出；为了防止井下异常工况如砂卡、蜡卡等造成停车，修井以后油井负荷一般大副增加而尽量不更换电机，油井供电变压器容量小，启动时线路压降大，另外电力网电压随季节等因素波动，电压低时经常启动困难，为了减少停井时间，希望抽油机启动顺利，又人为的增加了电机功率定额。
三、油井变压器的供电容量问题
抽油机电机都采用直接启动方法，一般7.5KW 以下的异步电动机允许直接启动，7.5 以上的异步电动机电源容量较大时也允许直接启动。对抽油机常用的六极、八极电机，功率一般为几十千瓦，要求电源容量为电动机容量的20-30倍，如八极18.5W的电机要求电源容量为560KWA，八极30KW 的电机要求电源容量为560KWA，八极30KW 的电机要求电源容量为870KVA。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果照此选择变压器的容量，则抽油机直接启动时电网电压波动较小，能达到国家标准。
油田按上述要求选择油井变压器的容量是不可能的，油田上一台变压器给3~5口井供电，大的裕量也会给变压器造成 "大马拉小车"的问题，对变压器的运行也不利，实际上3-5 口井由一台变压器供电，每口井抽油机电机为20-30KW，变压器的容量为50KVA-100KVA，只及应选容量的10%-20%。变压器容量偏小，内阻抗大，电机启动时会产生较大的压降，电机端电压低又使电机启动力矩减小，造成启动困难，不得不增加电机功率以增加启动力矩。
四、油田配电网对抽油机启动运行的
影响油田配电网设计时，导线截面积的选择一般是以建成5 年后出现的最大负荷为依据，确定负荷后，按照经济电流密度选择导线截面，然后再校验机械强度、发热、电压损失等技术条件；过内油田一般采用"滚动模式"开发，不可能在开发初期完成摸清地下资源的分布情况，不可能在配电网设计时准确地预测5 年后的分布情况，难以在开发初期设计出满足油田开发的分布情况，难以在开发初期设计出满足油田开发后期的配电网络；随着油田开发区块的不断扩大，或调整井的不断加密、或注水量的不断增加，配电腽肭感负荷越来越大，配电线路也在不断延伸，由于上述原因，油田配电腽肭感中的某些线段的电流密度已经超出了经济电流密度的限值，造成网损过大，线路压降大，电压质量降低，使电机运行恶化，同时给电机启动带来困难，又迫使电机容量进一步加大。
五、油井变压器的"大马拉小车"现象
油井变压器的实际负荷与其容量相比，所占比例较小，与抽油机相似，也存在"大马拉小车"这一现象；变压器运行效率低，主要原因是油田使用旧型号变压器空载损耗大，统计资料表明，旧变压器的总损耗中，空载损耗所占比例高达85%~90%。降低配电变压器的空载损耗可以从两个方面入手，一是采用节能型变压器取代旧型号的变压器，有关资料显示，采用节能变压器空载损耗在总损耗中所占比例可降至45%~55%，总损耗也降低10 个百分点，有30% 降到20%。二是根据油井负荷大小，分布调整变压器的容量，尽可
能用一容量大的变压器取代多台小容量的变压器，减少裕量，提高变压器的负荷系数，使变压器的运行接近其经济负荷区，克服油井变压器的"大马拉小车"现象。
油井变压器损耗大、网损大的另一个原因是抽油机电机功率因数普遍较低，提高抽油机电机的功率因数可以有效地降低网损，减小电能损失。提高抽油机电机的功率因数的有效措施是在抽油机电机控制箱中装设无功补偿电容，有些电机控制箱中装有无功补偿电容，但损坏失窃现在严重，没有得到及时补充，需要加强维护和管理。
六、结论
抽油机的"大马拉小车"这一现象，从电机选配上看具有一定的合理性，采取措施可以改善这种状况，但不能完全根除这个现象。为了降低配电网网损，减少线路压降，应对供电线路及时改造，增大导线面积，以改善线路末端的电压质量，从而改善抽油机的启动与运行状况。油井变压器与抽油机相似，也存在"大马拉小车"这一现象，可采用节能变压器取代旧型号的变压器，进行无功补偿，根据油井负荷大小，合理分布调整变压器的容量，提高变压器的负荷系数。变压器和抽油机的负荷经常发生变化，设备损坏很频繁，加强油田电气设备的运行和维护，保持良好的运行状况
也可以有效地减少能耗。
论文作者:谢玉东
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第12期
论文发表时间:2019/9/19
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