常规的游梁抽油机其设计使用的是传统的异步电机驱动，电机平均负载率低，而且会浪费巨大的电能。目前，河南油田自行研究应用了超高转差率电机、永磁同步电机、变频调速电机、多级电机等节能型电机。对上述节能电机的应用情况及节能原理进行分析研究后认为，以上的节能电机都能通过不一样的途径达到节约抽油机电能消耗的相同目的。并且对于以上的节能电机市场应用前景和现场适应性进行了评价。

抽油机节能电机的应用分析

耿鹏

就目前而言，油田使用的抽油机一般为常规游梁抽油机，这是一种带负荷的启动装备。在运转的时候需要较小的转矩，但是启动的时候转矩非常大，所以在实际的生产运用中，需要设计比游梁抽油机运转功率大很多的变压器以及电机。虽然这样可以解决启动的问题，可是在正常运行的情况下电机处于轻载状态，电机的效率和电网的功率都被大大降低，使无功消耗被提升。由于大部分的游梁抽油机其功率使用率都不到百分之二十五，因此，油田的经济效益受到严重的影响。针对这个问题，经过多年不断摸索多种途径以达到节能降耗的目的，有了一定的成果，本文对抽油机节能降耗的实际应用情况作出探讨和分析。

永磁同步电机节能原理及特点

在结构上，异步电机和永磁同步电机十分相似，不同之处在于永磁同步电机中插入稀土永磁钢，使原本的异步电机转化为同步电机。这样一来，大量的定子边励磁被减少，同时，转子边的铁和铜的损耗也可以大大降低。使功率效率和因数大幅提高，配电设备容量以及电机升温都被降低。由于永磁同步机和y系列电机的安装尺寸与外形结构十分相似，这样一来，在现场换用时也非常便利。

超高转差率电机

节能原理简介：由节能控制箱及超高转差率电机组成的抽油机节能带动设置，控制箱及电机可以按照要求做成连体式或者分体式，这种为游梁抽油机特别制造的电机和控制箱使用更加方便。超高转差率的电机其特征为机械较软，启动时所需的电流较低，转矩交高；在节能控制箱箱则有缺相、过载、过热等功率因数和保护功能作为补偿。

应用及分析：

在抽油机中的超高转差率电机，其在一个冲次内速度变化较大，利用系统中的动能均衡作用能够将减速箱的最大净距减少百分之四十。这增加了最小扭矩，由于扭矩的变化范围不大，扭矩曲线比较平坦。这样一来齿轮由于疲劳而产生的破坏被减轻，加速器齿轮使用过程中产生的事故也有所减少。

光杆运行的速度规律被超高转差率改变，由于超高转差率机具有的软特性，使光杆即便是在重载过程中也能呈现出匀速运行的状态，这个时候其加速度几乎为零。因此抽油杆不但最大应力被减小，其应力的变化范围也被减小，降低了断脱和疲劳的几率。

超高转差率电机具有启动电流小和启动扭矩大的特点，其装机功率较低，因此使得电机固定损耗被降低。

由于抽油机的重载运行时间远远小于轻载运行的时间，因此在超高转差率电机上设计高效区时，需要把高效区设计在轻载荷区之上。尽管超高转差率电机其额定功率不高，可是普通电机的效率还是远远落后于超高转差率机的。

由于普通的电机抽油机在使用时会接近上下死点，才能使拖动电机进入发电状态，这时，拖动电机远远超过了同步转速运行，将电能传输给电网，导致系统能耗大大增加。若想消除发电状态，就可以使用超高转差率电机。

超高转差率电机具有合理的匹配方式，因此其功率因数能够有百分之五十到百分之八十的提高。并且无功功率能达到百分之六十以上的降低率。使电网电路和电流的损耗率达到百分之五十。

变频调速电机

原理及基本性能：使用电脑程序对电机的变频控制柜进行控制，能够充分将电机与抽油机结合起来，两者的工作特性可以得到融合。这种方法利用了自动识别上、下行程的功能，总动将上行程以及下行程的功率速度进行调整，具有灵活性和稳定性，在这个基础上，还可以依据电机的频率转速对抽油机冲次进行增加或减少，使抽油机增加泵效，平衡油汲，在工作时保持最好的状态。

优缺点：由于使用了变频调速进行控制，使电机功率因数达到了0.9以上，因此，能够使电网以及变压器的负担得到减轻，同时线损率也能够被降低；根据油井在实际应用中的供液能力，可以运用变频调速控制对抽汲数独进行动态的调整，不但可以节约电能，同时还能使原油产量得到增加。比如对低产能的井田任意减少冲次，使泵的空行程被减少，能使泵效提高百分之二十左右。

低速电机

低能电机的原理及基本性能：保持频率f不变，对异步电机其磁极对数p进行改变，能够让它的同步转速n也随之改变。这样一来，当电机在一定的负荷之下产生稳定变化时，能够实现减少泵的空行程以及使抽汲速度得到调整的目的。

低能点击的应用分析：一般而言，配备低速电机有两种方式：第一种是直接在新抽油机上装备低转速电机。但是这种方法并不适合老抽油机，因为其成本较高，所以往往是新抽油机上使用。第二种是改造抽油机上的电机。这种方式新老抽油机都适合，相对而言成本较低，而且改造以后抽油机最低冲次可以比原来减低一半。

结论

就目前而言，永磁同步电机的发展已经日趋成熟，在市场上投放的几十个品种，其运行以后发现具有很高的稳定性和可靠性，传统的异步电机已经被取代，永磁同步电机补偿了电容器的不足，而且使电机本身实现了节能效果，从根本上使集采系统电网其运行和优化的问题得到解决。由此可见，永磁同步电机具有很好的推广应用前景。（作者单位：中国石油长庆油田分公司）