石化設(shè)備**變頻器在永磁同步電機(jī)上的應(yīng)用

時間：2020-01-05作者：廣州萬緯電子科技有限公司瀏覽：986

摘要：地面直驅(qū)式螺桿泵是在螺桿泵基礎(chǔ)上發(fā)展而成的抽油機(jī)械，采用永磁同步電機(jī)帶動光桿直接驅(qū)動井下螺桿泵，減少了機(jī)械減速器和皮帶減速器，效率很高。本文介紹了安邦信AM300開環(huán)矢量型變頻器在地面直驅(qū)螺桿泵上的應(yīng)用，其控制性能**，節(jié)能**。
關(guān)鍵詞：變頻器   地面直驅(qū)螺桿泵  安邦信
引言：
地面直驅(qū)螺桿泵是近年來迅速發(fā)展起來的一種采油機(jī)械，特別適合高黏稠、高含氣、高含砂、高含水以及低產(chǎn)油井的原油開采，能有效地克服氣鎖、砂卡等現(xiàn)象，且占地面積小，**，其增產(chǎn)節(jié)能優(yōu)越性正日益顯現(xiàn)。地面直驅(qū)螺桿泵采用永磁同步電機(jī)驅(qū)動，取消了皮帶傳動、減速箱齒輪二級減速的驅(qū)動裝置，配備AMB新一代的開環(huán)矢量變頻器AM300系列，采用電磁剎車的方式，使泵桿彈性變形緩慢的釋放，整個系統(tǒng)簡潔而又緊湊，操作簡單，運(yùn)行*平穩(wěn)。
地面直驅(qū)螺桿泵介紹：
永磁同步電機(jī)直驅(qū)螺桿泵由機(jī)械傳動系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成，它取消了傳統(tǒng)的皮帶傳動、減速箱減速裝置、停機(jī)防反轉(zhuǎn)機(jī)械裝置等，低速永磁同步電機(jī)直接驅(qū)動光桿帶動井下螺桿泵，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。動力傳輸方式是：電機(jī)的扭矩由電機(jī)空心軸-密封連接套-方卡子-光桿。光桿通過電機(jī)的空心軸伸出，通過方卡子與電機(jī)空心軸聯(lián)接，將電機(jī)扭矩傳遞到泵桿上。井口的軸向承載和機(jī)械密封裝置設(shè)計在電機(jī)的下端面和空心軸內(nèi)，從而實現(xiàn)軸向承載、機(jī)械密封及動力電機(jī)基于一體的設(shè)計。密封組合將動密封與靜密封組合在一起，**采出液不外漏，電機(jī)的下端與承重段聯(lián)接，它承擔(dān)全部泵組的重量，承重段的承重軸承應(yīng)用潤滑油潤滑，方便維修和換油。另外，在承重裝置殼體的上法蘭增加了一個溢流通道，將機(jī)械密封正常工作時產(chǎn)生的微小泄露液體排出，防止造成機(jī)油乳化降低潤滑效果。
直接驅(qū)動方式不需要配置減速箱，不但提高了系統(tǒng)的工作效率，也避免了傳統(tǒng)螺桿泵采油系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的更換皮帶輪、添加潤滑油、改變生產(chǎn)參數(shù)和管理維護(hù)不便等問題。
采用永磁同步電動機(jī)驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)：
普通螺桿泵的機(jī)械傳動效率只有80%左右，而通過電機(jī)直接驅(qū)動光桿，傳動效率可以達(dá)到98%。直驅(qū)式螺桿泵的驅(qū)動電機(jī)為永磁同步電機(jī)，永磁同步電機(jī)雖然不可直接啟動，但它具有以下特點(diǎn)：
（1）體積小，功率密度大，結(jié)構(gòu)緊湊。
（2）運(yùn)行**。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場*同步，與異步電機(jī)相比，無轉(zhuǎn)子損耗；與普通電勵磁同步電機(jī)相比，轉(zhuǎn)子不需外加勵磁電源，消除了勵磁損耗。因此，永磁同步電機(jī)的額定效率可達(dá)到94％以上。永磁同步電機(jī)輕載時**，較高可達(dá)額定值的96％左右，而異步電機(jī)在輕載運(yùn)行時的效率遠(yuǎn)**其額定值。因此，在大部分運(yùn)行時間處于輕載狀態(tài)的工況下，永磁同步電機(jī)的節(jié)電效果較加理想。綜合來看，永磁同步電機(jī)的效率比同規(guī)格感應(yīng)電機(jī)提高6%~10%。
（3）功率因數(shù)高。由于轉(zhuǎn)子為永磁體，永磁同步電機(jī)定子側(cè)*提供勵磁電流，并且電感壓降比較小，在輕載和重載范圍內(nèi)功率因數(shù)都比較高，即**整個功率范圍內(nèi)保持較高的功率因數(shù)，由于異步驅(qū)動電機(jī)在輕負(fù)載運(yùn)行時功率因數(shù)低，因此使用永磁同步電機(jī)后的無功節(jié)電效果相當(dāng)顯著。
（4）啟動力矩大，過載能力強(qiáng)，且適合于做多對較，可不加傳動箱直接驅(qū)動負(fù)載。
變頻器的功率選擇：
    一般來說，我們使用多大功率的電機(jī)，就得配上多大功率的變頻電源，這是無可置疑的。但是同步電動機(jī)(如稀土永磁同步電機(jī))的起動特性是很復(fù)雜的，至今尚無比較*的計算理論資料。從特性分析：**由于電機(jī)的轉(zhuǎn)子表面具鼠籠裝置，要依靠轉(zhuǎn)子的鼠籠對電機(jī)進(jìn)行通電后的自啟動。因此，在啟動過程中具有典型的異步電動機(jī)的特性。*二，由于轉(zhuǎn)子內(nèi)放置有相對的永磁體，如果我們將轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來，電機(jī)的定子發(fā)出電來，即成為發(fā)電機(jī)。而永磁同步電動機(jī)在啟動過程中存在發(fā)電機(jī)的效應(yīng)，因此，為了讓永磁同步電機(jī)啟動運(yùn)轉(zhuǎn)起來，**要克服發(fā)電效應(yīng)的阻力矩，電動機(jī)才能啟動，也就是說要消耗更多的空載功率才能達(dá)到。因此說永磁同步電動機(jī)比異步電動機(jī)啟動要困難得多，消耗的電功率大的永磁體越多，消耗的電功率也越大，所以永磁同步電動機(jī)在啟動過程中**要有比較大的電流才行。據(jù)測算，同步電機(jī)的啟動電流一般是異步電機(jī)的1～4倍左右。
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