YCCH电动机节能柜的研制

　　【论文摘要】针对游梁式抽油机电动机负载率过低的问题，研制了YCCH电动机节能柜。这种节能柜的特点是利用电动机的双绕组9个接头，采用不同的组合方式，使电动机具备大、中、中低和低4个转矩功率。启动前测试电动机功率，启动时采用大功率，启动后自动转换到测试功率。可降低额定功率，提高负载率和增加效率，从而达到节能目的。试验与测试鉴定表明，YCCH电动机节能柜的有功节电率为2.17%，无功节电率为54.95%，平均功率因数提高0.304。

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　　当前，在油田原油开采中，用电费用在原油生产成本中占有较高的比例。降低用电量，提高经济效益是今后原油生产的一个主要课题。笔者针对YCCH系列电动机存在负载率过低的问题，提出一种新的节能方法。

　　节能柜特性分析

　　游梁式抽油机电动机效率低的主要原因在于电动机负载率过低。据统计，电动机工作在负载率小于25%的时间占整个工作时间的50%以上，也就是说电动机大量时间工作在低效区。由于游梁式抽油机启动的特殊性，必须配备功率较大的电动机来满足启动要求。

　　YCCH电动机是高转差双绕组电动机，内绕组和外绕组各按“Y”和“Δ”接线，可接成4种形式，即有高转矩、中转矩、中低转矩和低转矩4个功率。接线形式如图1所示。

　　为了节约电能，降低采油成本，以获得更好的经济效益，有关单位研制了各种节能柜，常用的节能柜通常采用电容补偿的方法。还有对电动机自动控制的节能柜，包括对电流和频率的控制等。电容补偿需要大电容器，成本高。自动控制节能柜除成本高外，还受环境影响较大，维护困难。

　　大庆石油学校研制的YCCH电动机节能柜与其它节能柜相比，节能原理不同。该节能柜改变电动机绕组的接线形式，使之按照抽油机实际载荷实现自动转换，启动后降低了电动机的额定功率，提高了电动机的负载率和效率，从而达到节能目的。

　　YCCH电动机节能柜根据YCCH电动机具有的9个接头（见图1），可以接成4个功率。启动前，先对抽油机电动机进行测试，取出数据，启动时采用高转矩可保证正常启动。启动后节能柜可自动转换到测试时的功率上。由于电动机效率η=f(N/N额)是负载率的函数(见图2),工况点后移,电动机效率提高,达到节能目的。该节能柜元器件可靠，结构简单，不受环境影响，维护方便，使用寿命长。此外，该节能柜还增加了电子时钟，可任意设置时间，输出的电信号能让接触器动作，并按要求把绕组联接好。可实现高低功率转换和间抽井的间抽生产等功能。停电时该节能柜可自动恢复到高转矩状态，便于下一次启动。

　　图1　YCCH电动机的接线形式

　　图2　电动机效率与负载率关系曲线

　　现场试验情况

　　1998年下半年，有3台YCCH电动机节能柜在大庆油田采油六厂3口井上进行了试验，试验结果见表1。由表1可以看出,无功功率明显降低,功率因数显著提高,大大改善了电网的工作环境,节能效果比较理想。不到半年即可收回投资,具有较好的推广价值。1999年初，又安装了16台节能柜，测试效果仍然令人满意。

　　表1　YCCH电动机节能柜效果统计

　　1999年6月，中国石油天然气集团公司油田节能监测中心对这种节能柜进行了测试鉴定，结论是有功节电率为2.17%，无功节电率为54.95%，平均功率因数提高了0.304。YCCH节能柜目前正在油田推广使用。