游梁式抽油机电动机存在问题及节电分析浅析

1 游梁式抽油机电动机工作原理概述

游梁式抽油机主要由游梁、驴头、曲柄、连杆以及电动机等部件组成。电动机通过皮带传动或直接连接驱动曲柄旋转，曲柄带动连杆做往复运动，进而使游梁上下摆动，驴头带动抽油杆实现井下抽油泵的往复抽油动作。电动机作为动力源，需根据抽油机的负载特性输出相应的转矩与转速，以保证抽油系统的稳定运行。

2 游梁式抽油机电动机存在的问题

2.1 电机匹配不合理

在抽油机的选型与安装过程中，部分油田由于对油井产能预估不准确或追求一次性投资成本低等原因，导致电动机功率与抽油机实际负载需求不匹配。若电机功率过大，在抽油机轻载运行时，电机长期处于低负载率状态，效率低下，造成大量的电能浪费；反之，电机功率过小，则无法满足抽油机重载启动及正常运行的需求，甚至会引发电机过载烧毁等故障。

2.2 功率因数低

游梁式抽油机的负载具有周期性变化的特点，其运行过程中电动机的电流波动较大。这种负载特性使得电动机的无功功率需求频繁变动，导致电网侧功率因数偏低。低功率因数不仅会造成电能在传输与分配过程中的损耗增加，还会使企业面临供电部门的功率因数罚款，进一步增加生产成本。

2.3 机械损耗大

抽油机在长期运行过程中，电动机的轴承、联轴器等机械部件因磨损、润滑不良等原因，会产生较大的机械摩擦损耗。此外，由于抽油机的不平衡运行，如抽油杆偏磨、曲柄不平衡等问题，也会额外增加电动机的负载转矩，导致机械损耗加剧，电机效率降低。

2.4 电机启动冲击大

游梁式抽油机启动瞬间，由于抽油杆柱及井下液体的惯性作用，需要电动机提供较大的启动转矩。传统的直接启动方式会使电机启动电流瞬间达到额定电流的数倍，这不仅对电网造成强烈冲击，引起电网电压波动，影响其他用电设备的正常运行，而且频繁的大电流冲击还会缩短电机的使用寿命。

3 游梁式抽油机电动机节电分析

3.1 变频调速技术

变频调速技术作为游梁式抽油机节能的重要手段之一，核心原理在于通过精准改变电动机的供电频率，达成对电机转速的精确调控。在实际油井开采作业过程中，油井的供液能力并非恒定不变，抽油机所承受的实时负载也随之动态波动。此时，变频调速技术便能依据这些实时变化情况发挥关键作用。当油井供液充足，意味着井下有足够的原油可供抽取，此时提高电机转速成为必要举措。通过提升转速，抽油机的冲程次数相应增加，进而促使产液量得以提高，充分利用了油井的高产液时段，保障了原油开采效率。相反，当油井供液不足时，若抽油机仍维持较高转速运行，不仅无法有效抽取原油，还会造成大量无效能耗，形成“空抽”现象。而变频调速技术可及时降低电机转速，避免这种能源浪费情况的发生。从实际应用效果来看，该技术的节能优势显著。以某特定油田为例，在未引入变频调速装置前，抽油机电机平均每日耗电量高达 300kW・h。由于电机无法根据油井工况灵活调整运行状态，大量电能被浪费在低效运行区间。然而，在实施变频调速技术改造后，电机能够依据实际工况实时、精准地调整运行参数，耗电量大幅降低至 200kW・h 左右，节电率达到 33% ，为油田节约了可观的能源成本。

3.2 无功补偿技术

无功补偿技术聚焦于提升电动机的功率因数，旨在削减无功功率在电网中的传输损耗。在游梁式抽油机的运行体系中，电动机的无功功率需求处于动态变化状态。为实现无功功率的有效管理，通常在抽油机电机附近安装无功补偿电容器组。这些电容器组具备动态投切功能，能够依据电机实时的无功功率需求精准动作。通过合理的投切控制，使电机所需的无功功率得以就地平衡，避免了无功功率在电网中的长距离传输，进而有效提高电网侧的功率因数。在无功补偿方式的选择上，油田拥有集中补偿与分散补偿两种策略。集中补偿适用于电网结构相对集中、抽油机分布较为密集的区域，可实现对大片区域抽油机无功功率的统一调控；分散补偿则更侧重于对分散布置的抽油机进行针对性补偿，灵活性更高。油田需综合考量自身电网架构特点与抽油机实际分布状况，选取最为适配的补偿方式。某油田的实践案例充分彰显了无功补偿技术的经济效益。在对游梁式抽油机实施无功补偿改造前，该油田电网的平均功率因数仅为 0.65，较低的功率因数导致电网线损严重，同时还面临着因功率因数不达标而产生的高额罚款。经过改造，电网的平均功率因数跃升至 0.9 以上。功率因数的显著提升不仅大幅降低了电网线损，每年还可为企业节省数十万元的电费支出，切实减轻了企业的运营成本负担。

3.3 优化电机选型

精准的油井产能评估是实现优化电机选型的基石。油井产能受到多种因素制约，包括地质参数、产液量、含水率等。在开展电机选型工作前，必须对这些数据进行全面、深入的剖析。首先，地质参数决定了油层的供液潜力与压力特性，为后续产液量预估提供基础依据。产液量的大小直接关联着抽油机的负载需求，而含水率的高低则影响着原油的黏稠度与流动性，进一步对抽油机的工作阻力产生作用。结合抽油机自身的机械特性，通过精确计算，能够精准确定抽油机在不同工况下所需的负载转矩与功率。在此基础上，摒弃以往“大马拉小车”或功率不匹配的电机选型模式，转而挑选功率适配、效率出众的电动机型号。某油井曾选用 55kW 的普通电动机，由于选型时未充分结合油井实际产能，电机功率明显偏大，长期处于低负载运行状态，运行效率仅维持在 60% 左右，造成大量电能浪费。经重新对油井产能进行严谨评估后，换装为 45kW的高效节能电机。新电机与抽油机负载匹配度极佳，运行效率一举提升至 80% 以上，在确保抽油机稳定、正常运行的同时，实现了能耗的大幅降低，为油井开采作业注入了高效节能动力。

3.4 平衡调节技术

游梁式抽油机的平衡状况对电机的负载特性有着深远影响。当抽油机处于良好的平衡状态时，电机在运行全程能够输出均匀的转矩，这对于减少电机的峰值电流以及机械损耗意义重大。平衡调节技术涵盖机械平衡与电气平衡两大路径。机械平衡主要通过精细调整抽油机的平衡块位置来实现。操作人员依据抽油机的实际运行状况，对平衡块的位置进行反复调试，使抽油机在上下冲程过程中的受力趋于均衡，进而优化电机的负载状态。电气平衡则借助电机的正反转特性，或者加装专门的平衡装置来改善抽油机的受力格局。通过合理利用电机的电气特性，抵消部分不平衡力，降低电机运行时的额外负担。在对多口抽油机井实施平衡调节改造后，成效斐然。改造前，抽油机的不平衡度平均高达 30% ，电机在运行过程中承受着较大的冲击载荷，运行电流波动剧烈，机械损耗严重，导致电机效率低下。而改造后，不平衡度被成功控制在 10% 以内，电机的运行电流波动幅度明显收窄，电机效率提升约 5%-10% ，有效削减了电机能耗，延长了设备使用寿命，为油田的可持续开采奠定了坚实基础。

5 结论

游梁式抽油机电动机存在的问题制约了抽油系统的能源利用效率与经济效益。通过对电机匹配不合理、功率因数低、机械损耗大以及启动冲击大等问题的深入分析，并采取变频调速、无功补偿、优化电机选型与平衡调节等节电措施，能够显著提高游梁式抽油机的运行效率，降低电能消耗。油田企业应结合自身实际情况，综合应用多种节能技术，持续推进抽油机电动机的节能改造，以应对日益严峻的能源与环境挑战，实现油田开采的可持续发展。

参考文献

[1] 崔建玲 . 游梁式抽油机电机节用电浅析 [J]. 内蒙古石油化工 ,2010,36(3):60-61.