常用节能电机节电计算方法研究
2015-11-1 16:18:01点击：
编辑：湘潭电机厂
【关键词】 节能电机 计算方法 研究节能潜力
1 概述
石油行业近年来在生产系统中采用了许多较为先进的节能电机，取得了明显的节能效果。在此工作基础上，为更加科学地开展油田节能降耗工作、完善节能管理技术、技改方法，需更新节能潜力预测和计算手段等方面的基础工作。基于上述思路，以“常用节能电机节电计算方法研究”为课题进行了归纳、分类与总结工作，并形了成一份常用节能电机节电潜力预测、计算方法。
2 常用节能电机节电效果估算方法
2.1 YMJ系列节能型电动机
2.1.1 YMJ系列高效节能电机与普通Y系列电机自身损耗对照
YMJ系列节能电动机与普通Y系列相比具有更加优异的特性，主要表现在启动转矩大、过载能力强、额定效率高。这些性能正是游梁式抽油机所需要的，因此，用它替代抽油机上的普通电动机，其额定容量至少可以降低一档。这样，电动机励磁功率和自身损耗均会相应减少，对节能降耗是非常有利的。
表1 YMJ系列节能电动机与普通
2.1.2 抽油机用节能电机替换普通电机后其节电潜力估算方法
根据理论分析，电机损耗可分为固定损耗和可变损耗，前者即为空载损耗，后者与负载率的平方成正比。由此可见，技改后理论上能够节约的电功率包括两部分：一是固定损耗的差值，二是可变损耗的差值。计算方法及公式如下：
（1）原配普通电动机和节能电动机负载率β1、β2可近似按下列公式计算：
β>0.4时:
β1＝■
β2＝■ (1)
β≤0.4时:
β1＝■
β2＝■■
（2）普通电机和节能电机固定损耗功率分别为：
Wg1=P01
Wg2=P02(2)
(3)普通电机和节能电机可变损耗功率分别为：
Wb1=β12(PM1-P01)
Wb2=β22(PM2-P02)(3)
(4)技改后可能节约的电功率（kW）为：
W=(■)2(PM1-P01)-(■)2（PM2-P02）+
（P01-P02）（4）
式中 PM1＝（■-1）Pe1——原配普通电机满载损耗，可直接由表1查出；
PM2＝（■-1）Pe2——YMJ节能电机满载损耗，可直接由表1查出；
W ——更换节能电机以后节约的电功率，kW；
P1 ——原配普通电机实测输入功率，kW；
Pe1 ——原配普通电机额定功率，kW；
Pe2 ——节能电机额定功率，kW；
ηe1——原配普通电机额定效率，％，查表1；
ηe2——节能电机额定效率，％，查表1；
PO1——原配普通电机空载损耗，kW，查表1；
PO2——节能电机空载损耗，kW，查表1。
2.2 TXY系列永磁同步电动机
将普通电机更换为永磁同步电机后节电功率的预估算方法同YMJ系列节能电机。可按公式（4）计算，在计算过程中，相关参数查表2 。
2.3 CJT系列节能拖动装置
替代普通电机后节电功率（有功）估算方法，由于替代普通电机后节约电功率的多少受诸多因素影响，情况较为复杂，其节电潜力的粗略估算可考虑两个最主要的因素：
（1）一般情况下匹配功率可比原电机小一档，电机自身固定损耗和可变损耗均会有所降低。
（2）对于原来产量较低的油井，如果属于井下供液不足，用CJT装置替换原电机后 （电机极数相同、皮带轮直径不变时）抽油机冲次稍有降低对提高抽油泵充满度有利(考虑产液增减因素对耗电的影响)，但不同油井的实际情况差别较大、比较复杂，节电潜力计算不要求十分准确。
综上所述，节约的电功率可按下列经验公式估算，其结果可供需要时参考。
W＝P（1-■）-■K+PK+0.3（5）
式中 W、P —— 技改后节约的电功率、电机耗电功率，kW；
q—— 原工况下产液量，t/d；
H——动液面距地面高度，m；
g——重力加速度，m/s2；
K——技改后，相对原工况的产液量增长率，％；
n1、n2——抽油机冲次，min－1。
2.4 电磁调速电动机节电功率估算方法
（1）电磁调速电机用于油、水泵的情况下，替换普通电机后节电效果的计算方法与变频调速基本相同。
（2） 目前用于抽油机的情况主要是针对井下供液不足的低产井，通过适当变速降低冲次以利提高每个冲次的抽油效率。由此可能节约的电功率主要来自两个方面：一是产液量增加引起抽油机有效功率变大；二是因抽油机每冲次负载平均扭矩基本相同、电机输入电功率与冲次成正比，冲次减少则输入功率降低。
式中 W——抽油机换用电磁调速电机以后节约的电功率，kW；
P1——原工况电机输入功率，kW；
q——原工况下产液量，t/d；
H——动液面距地面高度，m；
n1——原工况抽油机冲次，min－1；
n2——换用电磁调速电机后抽油机冲次，min－1；
K——更换电磁调速电机后，相对原工况的产液量增长率，％;
PS——电磁偶合器损耗，取0.10～0.15 kW。
3 结论
由于上述技改措施的节能潜力主要是根据设备的额定参数并结合部分实测参数按相应公式计算得出，基本上能够反映出设备在能量消耗方面的变化规律。这对节能管理、技改决策及相关人员学习掌握专业概念等均具有较强的实用性。
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信息来源：湘电集团
