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摘 要：油田生产游梁式抽油机在选配电机时为了起动顺利，不影响生产，一般按最大扭矩选配电机，而抽油机起动后正常工作时平均转矩与最大扭矩相比又较低，所以电机输入功率仅有额定功率的二分之一。即所谓“大马拉小车”的情况，而且较低的负载率导致电机偏离经济运行区，功率因数和效率降低，造成较大的能量损失。本文通过对电动机星与角转换现场试验，有效降低了电动机在运行中的负荷率从而降低了电流、节约用电量大大提高机采系统效率和油田开发的经济效益。
关键词：游梁式抽油机电动机；负载率；星与角转换；机采效率
前 言
游梁式抽油机是石油工业传统的采油方式之一，其使用方便、可靠、经济，是目前采油生产中的主要设备。抽油机的负荷特点决定了抽油机起动时惯性矩較大，电机的负荷是一周期性脉动负荷，并迭加有瞬间的冲击。电机负荷曲线上有两个峰值，分别为抽油机上下冲程的“死点”。油田在选配电机时为了起动顺利，不影响生产，一般按最大扭矩选配电机，而抽油机起动后正常工作时平均转矩与最大扭矩相比又较低，所以电机输入功率仅有额定功率的二分之一。抽油机电机正常运行时负荷率很低，一般在 20%左右，少数负荷率高的也仅为 30%。低负荷率运行造成电机效率低，功率因数低，电能浪费大，机采系统效率低下。通过对电动机的角与星的转换使电机运行在额定负荷或额定负荷附近，电动机的效率提高，并因之节约了电力消耗，提高油田开发的经济效益。
1游梁式抽油机负载特性分析
1.1抽油机曲柄轴转矩计算
游梁抽油机工作要实现平稳、高效，驱动控制单元更好驱动电机，必选首先掌握结构特性。由抽油机的结构可知，游梁抽油机是以曲柄为驱动主要装置的四杠链接设备。对于曲柄连杆，根据力矩平衡公式：
公式中：FT - 曲柄与连杆连接销处切向力（N）； Wc -曲柄自重（N）； r -曲柄长度（m）；Fp- 连杆上作用力（N）；α- 曲柄连杆间夹角（rad）。游梁结构部分，由力矩平衡条件可得公式：
公式中： P-悬点载荷（N）；a—游梁前臂长度亦即驴头旋转半径（m）；Wb — 游梁自重及游梁配重之和（N）； g—当地重力加速度常数，此处取 9.80m/s；b—游梁后臂长度（m）；θ-游梁与水平面间夹角（rad），以游梁后臂处于水平线以上为正，反之为负；β- 游梁与连杆间夹角（rad）；复合平衡下曲柄输入转矩计 Mcom
曲柄平衡下的曲柄输入转矩 Mcr计算公式：
1.2 悬点载荷计算
抽油机作用是将经减速器减速之后自主轴输入的电机旋转运动转化为其悬点带动井下运动部件进行的直线往复运动，作用于悬点处的负载称悬点载荷，悬点载荷值的大小是体现抽油机性能的主要参数之一。悬点载荷主要是六部分构成：油管内位于柱塞上部的油柱重量、抽油杆自身重量、抽油管外部油柱压力作用在柱塞、油柱加速度禅城惯性载荷、振动载荷、各部件移动产生的摩擦阻力。前三项为静载荷，后三项为动载荷。油井若为直井且粘度较低则总悬点载荷很低，最多占4%，计算时对四象限驱动系统性能检验，一般只考虑静载荷和惯性载荷，其他载荷忽略不计。
2 抽油机电机星角转换节能技术配套选择
（1）技术思路：在检泵作业匹配管柱时要从以下方面考虑：A）最节能、提高系统效率。B）立足于现有的机、杆、泵条件。C）追求免修期最长。（2）依据设计程序：通过IPR曲线确定油井油层产液能力，由该曲线确定流压、产量。（3）由产量确定抽吸参数，由流压确定泵深。（4）节电：最有效的方法是抽油机和电机的扭矩尽量小。
3 应用实例概况
以某区块为例：单井产能范围：10-0.5吨/日，含水率0-90%范围，原油凝固点30℃左右，属于稀油。机：抽油机为12型游梁机（含双驴头），杆最深可以达到3000m。杆：当泵深大于2200m，选用?25mm玻璃钢杆和?22mm高强杆两级组合，玻杆和高强度钢杆组合，应力均能达到1000MPa，能满足深抽要求，目的是以减轻驴头负荷。泵：由?56mm—?38mm订制的等径防腐管式泵组成，产量小于5吨/日的井，采用?38mm泵；产量小于10吨/日的井，采用?44mm泵；大于10吨/日的井，采用?56mm泵。
4 负载理论计算
电机：依据上述管柱匹配条件，得到驴头负荷最大不超过100KN，简化公式为：抽油机最大扭矩Mmax=0.2s Wmax。Wmax--驴头最大负荷（N），S—冲程（m）。（1）以上管柱搭配，到驴头最大扭矩不超过100KN m。（2）抽油机的净扭矩，也就是平衡块的重量（平衡率90%以上）不超过20 KN m。（3）通过大小皮带轮200倍减速电机，需要的净扭矩不超过100Nm，即使驴头无负荷的甩翻驴头过程中，抽油机净扭矩不超过90 KN m。（4）综上所述，经过大小皮带轮的200倍减速电机需要的净扭矩不超过450Nm。
参考文献：
[1]周希章等 节电技术与方法 2004.9（100）
关键词：游梁式抽油机电动机；负载率；星与角转换；机采效率
前 言
游梁式抽油机是石油工业传统的采油方式之一，其使用方便、可靠、经济，是目前采油生产中的主要设备。抽油机的负荷特点决定了抽油机起动时惯性矩較大，电机的负荷是一周期性脉动负荷，并迭加有瞬间的冲击。电机负荷曲线上有两个峰值，分别为抽油机上下冲程的“死点”。油田在选配电机时为了起动顺利，不影响生产，一般按最大扭矩选配电机，而抽油机起动后正常工作时平均转矩与最大扭矩相比又较低，所以电机输入功率仅有额定功率的二分之一。抽油机电机正常运行时负荷率很低，一般在 20%左右，少数负荷率高的也仅为 30%。低负荷率运行造成电机效率低，功率因数低，电能浪费大，机采系统效率低下。通过对电动机的角与星的转换使电机运行在额定负荷或额定负荷附近，电动机的效率提高，并因之节约了电力消耗，提高油田开发的经济效益。
1游梁式抽油机负载特性分析
1.1抽油机曲柄轴转矩计算
游梁抽油机工作要实现平稳、高效，驱动控制单元更好驱动电机，必选首先掌握结构特性。由抽油机的结构可知，游梁抽油机是以曲柄为驱动主要装置的四杠链接设备。对于曲柄连杆，根据力矩平衡公式：
公式中：FT - 曲柄与连杆连接销处切向力（N）； Wc -曲柄自重（N）； r -曲柄长度（m）；Fp- 连杆上作用力（N）；α- 曲柄连杆间夹角（rad）。游梁结构部分，由力矩平衡条件可得公式：
公式中： P-悬点载荷（N）；a—游梁前臂长度亦即驴头旋转半径（m）；Wb — 游梁自重及游梁配重之和（N）； g—当地重力加速度常数，此处取 9.80m/s；b—游梁后臂长度（m）；θ-游梁与水平面间夹角（rad），以游梁后臂处于水平线以上为正，反之为负；β- 游梁与连杆间夹角（rad）；复合平衡下曲柄输入转矩计 Mcom
曲柄平衡下的曲柄输入转矩 Mcr计算公式：
1.2 悬点载荷计算
抽油机作用是将经减速器减速之后自主轴输入的电机旋转运动转化为其悬点带动井下运动部件进行的直线往复运动，作用于悬点处的负载称悬点载荷，悬点载荷值的大小是体现抽油机性能的主要参数之一。悬点载荷主要是六部分构成：油管内位于柱塞上部的油柱重量、抽油杆自身重量、抽油管外部油柱压力作用在柱塞、油柱加速度禅城惯性载荷、振动载荷、各部件移动产生的摩擦阻力。前三项为静载荷，后三项为动载荷。油井若为直井且粘度较低则总悬点载荷很低，最多占4%，计算时对四象限驱动系统性能检验，一般只考虑静载荷和惯性载荷，其他载荷忽略不计。
2 抽油机电机星角转换节能技术配套选择
（1）技术思路：在检泵作业匹配管柱时要从以下方面考虑：A）最节能、提高系统效率。B）立足于现有的机、杆、泵条件。C）追求免修期最长。（2）依据设计程序：通过IPR曲线确定油井油层产液能力，由该曲线确定流压、产量。（3）由产量确定抽吸参数，由流压确定泵深。（4）节电：最有效的方法是抽油机和电机的扭矩尽量小。
3 应用实例概况
以某区块为例：单井产能范围：10-0.5吨/日，含水率0-90%范围，原油凝固点30℃左右，属于稀油。机：抽油机为12型游梁机（含双驴头），杆最深可以达到3000m。杆：当泵深大于2200m，选用?25mm玻璃钢杆和?22mm高强杆两级组合，玻杆和高强度钢杆组合，应力均能达到1000MPa，能满足深抽要求，目的是以减轻驴头负荷。泵：由?56mm—?38mm订制的等径防腐管式泵组成，产量小于5吨/日的井，采用?38mm泵；产量小于10吨/日的井，采用?44mm泵；大于10吨/日的井，采用?56mm泵。
4 负载理论计算
电机：依据上述管柱匹配条件，得到驴头负荷最大不超过100KN，简化公式为：抽油机最大扭矩Mmax=0.2s Wmax。Wmax--驴头最大负荷（N），S—冲程（m）。（1）以上管柱搭配，到驴头最大扭矩不超过100KN m。（2）抽油机的净扭矩，也就是平衡块的重量（平衡率90%以上）不超过20 KN m。（3）通过大小皮带轮200倍减速电机，需要的净扭矩不超过100Nm，即使驴头无负荷的甩翻驴头过程中，抽油机净扭矩不超过90 KN m。（4）综上所述，经过大小皮带轮的200倍减速电机需要的净扭矩不超过450Nm。
参考文献：
[1]周希章等 节电技术与方法 2004.9（100）