[发明专利]油田抽油机用高起动转矩高效永磁同步电机的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种油田抽油机用高起动转矩高效永磁同步电机的工艺。

背景技术

目前，抽油机是应用最普遍的石油开采机械之一，也是油田耗电大户，其用电量约占油田总用电量的40％，且总体效率很低，据调查一般在30％左右。油田抽油机负载是独具特点的时变负载：有动、静负载特性之分。起动初始状态要求拖动电机的起动力矩是抽油机实际负载的3－4倍，甚至更大，起动力矩是抽油机选配电机的第一要素。当起动力矩适用则负载功率必然匹配不佳，运行负载功率都远小于电机的额定功率，即所谓“大马拉小车”现象。过剩的抽油能力令抽油机。

永磁体是永磁同步电机的励磁源，其性能、结构形式和尺寸对永磁电机的技术性能、经济指标和体积都具有重要的影响。基于抽油系统的运行和经济性等特点，选择合适的永磁材料，在保证较好的磁性能的前提下，重点解决永磁材料的成型、拼装、充磁均匀性、磁场热处理、稳磁处理，防退磁处理、表面防护处理、及永磁体装配等技术工艺问题。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种油田抽油机用高起动转矩高效永磁同步电机的工艺，是采用内转子、永磁体嵌入式结构，为提高电机启动能力，转子上设置笼型起动绕组；定子采用类似于异步电机的分布式齿槽结构；转子上有精心设计的多级永磁体，采用优化的永磁体配置方案，以减低电机的转矩脉动。研究的重点是提高电机启动能力及功率密度，并保证在较大的负载范围内具有较高的效率。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：油田抽油机用高起动转矩高效永磁同步电机的工艺，包括以下步骤：其特征在于：

1）、定子绕组Y-△转换调压：电机正常运行时，定子绕组为△接法，起动时为Y接法。起动时绕组电压为电网额定线电压的根号3分之一，起动电压降低，待接近额定转速时，定子绕组转换为△接法，控制简单，但每次起动需要人工干预，减压范围一定，用途受到限制。

2）、电容器动态无功补偿及静态无功补偿：启动高压电动机,将电容器投入,经过适当的时间,迅速退出电容器组。

3）、可控硅调压：采用晶闸管调压电路来控制电压的大小；

4）、液态电阻软起动：在定子回路中串入电液变阻起动器的三相电阻, 其中Q F1 为主机运行断路器,Q S 为隔离开关,Q F2 为星点短接断路器, RS 为电液变阻起动器；

5）、变频电源：采用基于双PWM变频电路的电源系统，实现电能的双向流动。

本发明，采用永磁同步电机替代异步电机后，节电效果明显，运行效率高。22kW 电机驱动六型抽油机，经节能监测站多次检测， 负荷率在20%～ 30% 时,与同功率等级的普通Y 系列电机相比, 有功节电率在12%～ 16% , 节约无功功率26% 左右； 与油田目前使用的节能电机高转差电机相比, 节约有功5%左右。 

具体实施方式

油田抽油机用高起动转矩高效永磁同步电机的工艺，包括以下步骤：

1）、定子绕组Y-△转换调压：电机正常运行时，定子绕组为△接法，起动时为Y接法。起动时绕组电压为电网额定线电压的根号3分之一，起动电压降低，待接近额定转速时，定子绕组转换为△接法，控制简单，但每次起动需要人工干预，减压范围一定，用途受到限制；

2）、电容器动态无功补偿及静态无功补偿：启动高压电动机,将电容器投入,经过适当的时间,迅速退出电容器组；

3）、可控硅调压：采用晶闸管调压电路来控制电压的大小；

4）、液态电阻软起动：在定子回路中串入电液变阻起动器的三相电阻, 其中Q F1 为主机运行断路器,Q S 为隔离开关,Q F2 为星点短接断路器, RS 为电液变阻起动器；

5）、变频电源：采用基于双PWM变频电路的电源系统，实现电能的双向流动。