潜油永磁同步电机与感应电机能耗对比试验

潜油永磁同步电机与感应电机能耗对比试验

王乐园

胜利油田胜利泵业有限责任公司 山东东营 257000

摘要 传统潜油电泵机组大多采用感应电机驱动，系统效率较低，能耗高。近几年随着永磁材料耐温等级的不断提高，潜油永磁同步电机开始应用于人工举升行业，本单位针对两种不同类型电机进行了同工况条件下的能耗对比试验，试验证明永磁同步电机节能效果显著，综合效率高。

关键词 潜油永磁同步电机 负载试验 高效率 高功率因数 节能

潜油电泵机组是石油开采行业重要的人工举升设备，其排量大、扬程高、增产效果明显，在国内外各大油田均有广泛应用。传统潜油电泵机组配置的驱动设备大多为鼠笼式感应电机，限于使用空间限制，其外形均为细长型，机械效率及功率因数相比于地面应用感应电机有较大差距，机组系统效率在40%以下。潜油永磁同步电机的出现使电泵机组系统效率的大幅提高成为可能，本次试验旨在进行两种类型潜油电机的能耗对比，为潜油永磁同步电机的推广提供数据支持。

试验准备

1、试验内容：潜油永磁同步电机与潜油感应电机在额定负载下性能参数及能耗对比。

2、试验场地及测试设备：胜利泵业试验井、潜油电泵综合测试台。

3、试验设备：

YQY116-55kW-1020V-46A潜油感应电机、QYB98-150m³/1600m离心泵、

TQY116-55kW-970V-35A潜油永磁同步电机、永磁电机专用变频柜、能耗测试柜。

试验过程

1、试验标准：GB/T16750-2015 潜油电泵机组

2、试验步骤及过程：

1）异步电机带保护器空载试验；

2）异步电机负载试验；

3）永磁电机带保护器空载试验；

4）永磁电机负载试验。

3、试验及数据记录：

1）异步电机带保护器空载试验

依次将异步电机及保护器下入试验井内，空载运行30min，待各测取参数无明显波动后记录测试台空载损耗、空载电流等数据。记录完毕后断电，立即测取电机热态电阻并记录。

2）异步电机负载试验

将配套离心泵依次下入试验井内，电源送电并调节电压至额定值，调节井口阀门至流量为150m³/d。额定状态下运行30min后开始耗电量测试流程，记录时刻1时电表电量显示值，继续额定运行1h后记录时刻2时电表电量显示值。完成上述工作后开始出厂试验取点流程，调节井口阀门至流量依次为负载值的0%、80%、100%、120%、开口，各状态下稳定运行5min后记录相关数据

3）永磁电机带保护器空载试验

依次将永磁电机及保护器下入试验井内，空载运行30min，待各测取参数无明显波动后记录测试台空载损耗、空载电流等数据。记录完毕后断电，立即测取电机热态电阻并记录。

4）永磁电机负载试验

将配套离心泵依次下入试验井内，电源送电并调节电压至额定值，调节井口阀门至流量为150m³/d。额定状态下运行30min后开始耗电量测试流程，记录时刻1时电表电量显示值，继续额定运行1h后记录时刻2时电表电量显示值。完成上述工作后开始出厂试验取点流程，调节井口阀门至流量依次为负载值的0%、80%、100%、120%、开口，各状态下稳定运行5min后记录相关数据

数据分析及结论

表1 永磁电机与异步电机试验数据对比

通过表1的对比可以得出以下结论：

1. 永磁电机自身损耗小，效率及功率因数较异步电机高，同样负载条件下整机效率高，用电少；

2）55kW级别永磁电机日耗电量较异步电机少170.36kW·h，节电比约为11.29%。

注：1)所有试验数据及结论均基于地面常温工况；

2)耗电量值均为有功部分，节电对比未考虑工业用电力率调整电费。

数据校正

两套实验数据测得的泵效相差近5%，说明永磁电机的泵轴功率的计算模型错误。简便起见，利用异步电机测得的泵效作为通过准确的试验数据计算而得到的结果也是准确的参数反算永磁电机的效率。异步电机测得的泵效为58.56%，考虑到泵的输出功率差异，永磁电机的测试泵效确定为59%。对应的泵轴功率应该为：27.9/59%=47.29（kW）。保护器的功率损耗按1.5kW计，则永磁电机的输出功率为48.79kW，从而永磁电机的效率为：48.79/53.79=90.7%

异步电机的效率校正：保护器功率损耗按1.5kW计，则异步电机的输出功率为46.64+1.5=48.14（kW），效率则为48.14/59.913=80.34%。

校正后数据对比如表2所示

表2 永磁电机与异步电机试验数据校正对比

1.参考文献：《GB/T16750-2015 潜油电泵机组》