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抽油机节能技术 2. 建立节约型社会 开开发发替替代代能能源源 2. 建立节约型社会 2. 建立节约型社会 石油工业节电潜力石油工业节电潜力 石油工业是能源的生产大户石油工业是能源的生产大户, ,也是耗能大户抽油机也是耗能大户抽油机仍然是目前主要的采油方式，数量多、耗电量大，因此，仍然是目前主要的采油方式，数量多、耗电量大，因此，节能潜力也大节能潜力也大19971997年统计年统计, ,全国有抽油机井全国有抽油机井7000070000口19991999年统计年统计, ,全国抽油机采油年耗电总量约全国抽油机采油年耗电总量约105105××10108 8kWhkWh，占油气生产总用电比例的，占油气生产总用电比例的49.2%49.2%，年电费支出高达，年电费支出高达4242亿亿元2. 建立节约型社会 20032003年底统计，中国石油天然气股份有限公司年底统计，中国石油天然气股份有限公司1313个个油田已有抽油机井油田已有抽油机井8926389263口，年耗电约口，年耗电约7070××10108 8kWhkWh抽油机的平均有功功率是机的平均有功功率是8.95kW8.95kW，系统效率是，系统效率是23%23%，如果单机，如果单机每天节电每天节电10kWh10kWh，一年将节电，一年将节电3.23.2××10108 8kWhkWh。
2. 建立节约型社会 常规抽油机是一种四连杆机构，它的作用是将电动机常规抽油机是一种四连杆机构，它的作用是将电动机常规抽油机是一种四连杆机构，它的作用是将电动机常规抽油机是一种四连杆机构，它的作用是将电动机的旋转运动变成悬点的往复运动的旋转运动变成悬点的往复运动的旋转运动变成悬点的往复运动的旋转运动变成悬点的往复运动一、抽油机的平衡特征及节能原理一、抽油机的平衡特征及节能原理一、抽油机的平衡特征及节能原理一、抽油机的平衡特征及节能原理 抽油机做功体现在上、下冲程悬点的负荷不一样大，抽油机做功体现在上、下冲程悬点的负荷不一样大，抽油机做功体现在上、下冲程悬点的负荷不一样大，抽油机做功体现在上、下冲程悬点的负荷不一样大，理论的示功图是一个矩形，考虑进冲程损失，理论示功图理论的示功图是一个矩形，考虑进冲程损失，理论示功图理论的示功图是一个矩形，考虑进冲程损失，理论示功图理论的示功图是一个矩形，考虑进冲程损失，理论示功图就成为一个平行四边形就成为一个平行四边形就成为一个平行四边形就成为一个平行四边形一、抽油机的平衡特征及节能原理一、抽油机的平衡特征及节能原理一、抽油机的平衡特征及节能原理一、抽油机的平衡特征及节能原理 理论示功图理论示功图理论示功图理论示功图理论示功图理论示功图理论示功图理论示功图3m3m冲程常规抽油冲程常规抽油冲程常规抽油冲程常规抽油机示功图机示功图机示功图机示功图 一、抽油机的平衡特征及节能原理一、抽油机的平衡特征及节能原理一、抽油机的平衡特征及节能原理一、抽油机的平衡特征及节能原理 Twn=(W-Bcosδ)TFTF=ARsinα/CsinβTwn —悬点载荷悬点载荷W 反映到曲柄上的反映到曲柄上的 工作扭矩曲线；工作扭矩曲线；W —悬点载荷悬点载荷;B —结构不平衡结构不平衡TF —扭矩因数扭矩因数 一、抽油机的平衡特征及节能原理一、抽油机的平衡特征及节能原理一、抽油机的平衡特征及节能原理一、抽油机的平衡特征及节能原理 由于惯性力、振动力及充满程度的影响，实际的示功由于惯性力、振动力及充满程度的影响，实际的示功由于惯性力、振动力及充满程度的影响，实际的示功由于惯性力、振动力及充满程度的影响，实际的示功图各种各样，差别很大，因此，悬点负荷转化到减速器输图各种各样，差别很大，因此，悬点负荷转化到减速器输图各种各样，差别很大，因此，悬点负荷转化到减速器输图各种各样，差别很大，因此，悬点负荷转化到减速器输出轴的扭矩曲线就是一条不规则的曲线。
出轴的扭矩曲线就是一条不规则的曲线出轴的扭矩曲线就是一条不规则的曲线出轴的扭矩曲线就是一条不规则的曲线 T Twn wn —悬点载荷悬点载荷W W反映到曲柄上的工作扭矩曲线；反映到曲柄上的工作扭矩曲线；T Tr r —由平衡重产生的平衡扭矩曲线；由平衡重产生的平衡扭矩曲线；T Tn n —T Twnwn 、、T Tr r叠加后的曲柄轴净扭矩曲线叠加后的曲柄轴净扭矩曲线 抽抽油油机机的的平平衡衡通通常常以以曲曲柄柄平平衡衡为为主主，，平平衡衡块块的的重重量量和和位位置置确确定定以以后后，，作作用用在在减减速速器器输输出出轴轴的的扭扭矩矩曲曲线线就就是是一一条条规规则则的的曲曲线线，，两两条条曲曲线线的的相相位位几几乎乎正正好好相相反反，，二二者者相相抵抵的的差差值值就就是是净净扭扭矩矩曲曲线线也也就就是是这这条条曲曲线线最最终终转转化化为为电电动动机机的有功功率曲线的有功功率曲线 抽抽油油机机的的平平衡衡通通常常以以曲曲柄柄平平衡衡为为主主，，平平衡衡块块的的重重量量和和位位置置确确定定以以后后，，作作用用在在减减速速器器输输出出轴轴的的扭扭矩矩曲曲线线就就是是一一条条规规则则的的曲曲线线，，两两条条曲曲线线的的相相位位几几乎乎正正好好相相反反，，二二者者相相抵抵的的差差值值就就是是净净扭扭矩矩曲曲线线。
也也就就是是这这条条曲曲线线最最终终转转化化为为电电动动机机的有功功率曲线的有功功率曲线 由由于于是是一一条条不不规规则则的的曲曲线线和和一一条条规规则则的的曲曲线线合合成成的的，，所所以以电电动动机机的的有有功功功功率率曲曲线线通通常常也也是是不不规规则则的的一一般般表表现现为为有有上上、、下下冲冲程程两两个个波波峰峰，，有有时时还还会会有有负负功功率率出出现现理理想想的平衡状态是波峰越小越好，最好是一条直线的平衡状态是波峰越小越好，最好是一条直线 抽抽油油机机的的节节能能方方案案有有各各种种各各样样的的，，但但是是，，其其节节能能原原理理基基本本是是相相同同的的，，就就是是尽尽力力改改善善抽抽油油机机的的平平衡衡状态，努力使净扭矩曲线接近一条直线状态，努力使净扭矩曲线接近一条直线 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 1 1 1 1、异相曲柄平衡抽油机、异相曲柄平衡抽油机、异相曲柄平衡抽油机、异相曲柄平衡抽油机 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 1 1 1 1、异相曲柄平衡抽油机、异相曲柄平衡抽油机、异相曲柄平衡抽油机、异相曲柄平衡抽油机 国内油田定型最早、使用最多的节能型抽油机国内油田定型最早、使用最多的节能型抽油机 。
该种抽油机的曲柄销与曲柄轴孔中心连线对于曲柄该种抽油机的曲柄销与曲柄轴孔中心连线对于曲柄自身的轴线有一个偏置角，并且当悬点位于上、下死点自身的轴线有一个偏置角，并且当悬点位于上、下死点时，连杆间存在一个极位夹角，这种结构形式使得平衡时，连杆间存在一个极位夹角，这种结构形式使得平衡块扭矩曲线的相位提前，从而使得净扭矩曲线比较平坦，块扭矩曲线的相位提前，从而使得净扭矩曲线比较平坦，而且可在一定程度上消除负扭矩，因而使电动机电流波而且可在一定程度上消除负扭矩，因而使电动机电流波动减小，能量损失减少，抽油机地面效率提高动减小，能量损失减少，抽油机地面效率提高 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 1 1 1 1、异相曲柄平衡抽油机、异相曲柄平衡抽油机、异相曲柄平衡抽油机、异相曲柄平衡抽油机 国内油田定型最早、使用最多的节能型抽油机国内油田定型最早、使用最多的节能型抽油机 由于存在着极位夹角，上冲程所用的时间较长，下冲程所由于存在着极位夹角，上冲程所用的时间较长，下冲程所用的时间较短上冲程时间变长既可以改善泵的充满程度，又用的时间较短。
上冲程时间变长既可以改善泵的充满程度，又可以减少惯性载荷，因此可使抽油机井下效率提高这种抽油可以减少惯性载荷，因此可使抽油机井下效率提高这种抽油机自机自19861986年问世以来，已在全国各油田得到了广泛应用在相年问世以来，已在全国各油田得到了广泛应用在相同工况条件下，异相曲柄平衡抽油机较常规抽油机节电达同工况条件下，异相曲柄平衡抽油机较常规抽油机节电达15%15%左右，系统效率提高左右，系统效率提高3 3～～4%4%缺点是下行速度快，不适合稠油、缺点是下行速度快，不适合稠油、聚驱等下冲程粘滞阻力大的情况使用聚驱等下冲程粘滞阻力大的情况使用 异异 相相 曲曲 柄柄 抽抽 油油 机机 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 2 2 2 2、双驴头游梁式抽油机、双驴头游梁式抽油机、双驴头游梁式抽油机、双驴头游梁式抽油机 由华北石油一机厂设计制造，由华北石油一机厂设计制造， 是一种在各油田应用较多的节能是一种在各油田应用较多的节能型抽油机该种抽油机是在常规型抽油机该种抽油机是在常规游梁机的基础上改变了尾轴的结游梁机的基础上改变了尾轴的结构，采用了变径圆弧形状的游梁构，采用了变径圆弧形状的游梁后臂－后驴头，游梁与横梁采用后臂－后驴头，游梁与横梁采用柔性尾绳连接。
与常规机相比，柔性尾绳连接与常规机相比，它的冲程长、动载小、净扭矩波它的冲程长、动载小、净扭矩波动小、能耗低，节电达动小、能耗低，节电达30%左右 第一代机型异型双驴头抽油第一代机型异型双驴头抽油机已累计使用机已累计使用3000余台，节能效余台，节能效果显著但由于后臂短，后驴头果显著但由于后臂短，后驴头半径小，平衡力矩和动力力矩较半径小，平衡力矩和动力力矩较小，在平衡调整不到位的情况下，小，在平衡调整不到位的情况下，易发生尾绳损坏和减速箱超载打易发生尾绳损坏和减速箱超载打齿等事故齿等事故 第二代机型特型双驴头第二代机型特型双驴头抽油机在结构上进行了改进：抽油机在结构上进行了改进：加大了后臂的长度和后驴头加大了后臂的长度和后驴头弧度半径，增加了尾绳的根弧度半径，增加了尾绳的根数和强度，有效地改善了第数和强度，有效地改善了第一代机出现的问题一代机出现的问题 双双 驴驴 头头 型型 抽抽 油油 机机 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 3 3 3 3、矮型异相曲柄平衡抽油机、矮型异相曲柄平衡抽油机、矮型异相曲柄平衡抽油机、矮型异相曲柄平衡抽油机 大庆石油学大庆石油学院设计、牡丹江院设计、牡丹江建材机械总厂制建材机械总厂制造，在大庆、吉造，在大庆、吉林、辽河等油田林、辽河等油田应用应用20002000余台。
余台 该种抽油机该种抽油机采用一体式游梁采用一体式游梁驴头整体结构，驴头整体结构，减轻了整机尺寸减轻了整机尺寸和重量，与同型和重量，与同型号常规机相比，号常规机相比，整机重量减轻整机重量减轻2 2吨吨多 结构设计上四连杆结构设计上四连杆机构采取非对称循环，机构采取非对称循环，极位夹角极位夹角λ=10°λ=10°，上，上冲程曲柄最大转角冲程曲柄最大转角190°190°，下冲程曲柄最，下冲程曲柄最小转角小转角170°170°采取了曲柄平衡重偏置结构，曲柄平衡重偏置结构，偏置角偏置角τ=32°τ=32°～～36°36°，使平衡扭矩前置，减，使平衡扭矩前置，减缓减速箱输出轴扭矩峰缓减速箱输出轴扭矩峰值，节电率达值，节电率达30%30% 低低 矮矮 型型 抽抽 油油 机机 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 4 4 4 4、调径变矩节能抽油机、调径变矩节能抽油机、调径变矩节能抽油机、调径变矩节能抽油机 由新疆第三机床由新疆第三机床厂设计制造，已投入厂设计制造，已投入现场使用现场使用7272台。
该种台该种抽油机采用调径变矩抽油机采用调径变矩纯游梁下偏平衡的结纯游梁下偏平衡的结构，整机重量轻，运构，整机重量轻，运行电流平缓，其行电流平缓，其1212型型机节电率达机节电率达40%40% 独特设计的独特设计的游梁固定支撑调游梁固定支撑调冲程装置、调平冲程装置、调平衡装置和短小的衡装置和短小的曲柄，减轻了调曲柄，减轻了调参的劳动强度参的劳动强度 前前 置置 式式 抽抽 油油 机机 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 5 5 5 5、下偏杠铃游梁复合平衡抽油机、下偏杠铃游梁复合平衡抽油机、下偏杠铃游梁复合平衡抽油机、下偏杠铃游梁复合平衡抽油机 该种抽油机采用尾部该种抽油机采用尾部下偏杠铃游梁复合平衡装下偏杠铃游梁复合平衡装置，削减了减速箱输出轴置，削减了减速箱输出轴的峰值扭矩和负扭矩，可的峰值扭矩和负扭矩，可降低减速箱和电机功率的降低减速箱和电机功率的选型等级，或使原抽油机选型等级，或使原抽油机的举升能力提高一个型号的举升能力提高一个型号等级，节电率达等级，节电率达2020～～50%50%。
由新疆第三机床厂由新疆第三机床厂设计制造，在新疆油田设计制造，在新疆油田应用应用160余台 下下 偏偏 杠杠 铃铃 型型 抽抽 油油 机机 下下 偏偏 杠杠 铃铃 型型 抽抽 油油 机机 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 6 6 6 6、摆杆式游梁抽油机、摆杆式游梁抽油机、摆杆式游梁抽油机、摆杆式游梁抽油机 该种抽油机的结构是在常该种抽油机的结构是在常规机上增加一对摆杆，从而使规机上增加一对摆杆，从而使抽油机的平衡力矩和动力力矩抽油机的平衡力矩和动力力矩按悬点载荷力矩的变化规律调按悬点载荷力矩的变化规律调节，使减速箱输出轴的峰值扭节，使减速箱输出轴的峰值扭矩削减矩削减50%50%，消除了负扭矩其，消除了负扭矩其1212型机所配的减速箱和电机容型机所配的减速箱和电机容量比常规机减小量比常规机减小50%50%，节电率达，节电率达30%30% 由大安石油机械厂设由大安石油机械厂设计制造，在辽河等油田应计制造，在辽河等油田应用用150150余台。
余台 摆摆 杆杆 式式 抽抽 油油 机机 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 7 7 7 7、偏轮式游梁抽油机、偏轮式游梁抽油机、偏轮式游梁抽油机、偏轮式游梁抽油机 该种抽油机的结构是在常该种抽油机的结构是在常规机的游梁尾部装有一个偏轮，规机的游梁尾部装有一个偏轮，在偏轮与中央支座之间增设一在偏轮与中央支座之间增设一操纵杆，使得抽油过程中的平操纵杆，使得抽油过程中的平衡力臂和动力力臂合理变化，衡力臂和动力力臂合理变化，实现上提加速度比常规机减少实现上提加速度比常规机减少45%45%，上冲程动负荷及振动负荷，上冲程动负荷及振动负荷减少减少60%60%，节电率达，节电率达30%30%以上 由华北石油二机厂由华北石油二机厂设计制造，在华北等油设计制造，在华北等油田应用田应用460460余台 偏偏 轮轮 式式 抽抽 油油 机机 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 8 8 8 8、直线往复式抽油机、直线往复式抽油机、直线往复式抽油机、直线往复式抽油机 分别由长春长城石油机械厂和广分别由长春长城石油机械厂和广田实业有限公司设计制造，在辽河、田实业有限公司设计制造，在辽河、吉林等油田使用了吉林等油田使用了142142台。
该种抽油机台该种抽油机采用链轮换向系统，塔架式结构，采用链轮换向系统，塔架式结构，1616型型8 8米冲程与同规格常规机相比，大米冲程与同规格常规机相比，大型机节约钢材型机节约钢材1 1倍，中型机节约钢材倍，中型机节约钢材1 1／／3 3，小型机节约钢材，小型机节约钢材3 3吨电机配套吨电机配套功率减小功率减小3030～～50%50%，节电率达，节电率达4040％％ 8 8 8 8、直线往复式抽油机、直线往复式抽油机、直线往复式抽油机、直线往复式抽油机 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 9 9 9 9、皮带抽油机、皮带抽油机、皮带抽油机、皮带抽油机 由胜利高原有限公司制造，适用于由胜利高原有限公司制造，适用于长冲程、大排量该种抽油机是一种无长冲程、大排量该种抽油机是一种无游梁式塔架抽油机，纯链条游梁式塔架抽油机，纯链条—皮带传动皮带传动结构由于扭矩臂仅结构由于扭矩臂仅0.460.46米，对动力扭米，对动力扭矩需求低与常规机相比，可减小减速矩需求低与常规机相比，可减小减速箱的等级和电机容量，节电率达箱的等级和电机容量，节电率达1010～～40%40%。
采用长寿命重型皮带给抽油杆传采用长寿命重型皮带给抽油杆传递动力，其弹性缓冲作用降低了抽油机递动力，其弹性缓冲作用降低了抽油机换向冲击对井下泵及抽油杆柱的不利影换向冲击对井下泵及抽油杆柱的不利影响 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 10101010、、、、 “ “磁悬浮抽油机磁悬浮抽油机磁悬浮抽油机磁悬浮抽油机 磁悬浮列车磁悬浮列车是一种利用磁极是一种利用磁极吸引力和排斥力吸引力和排斥力的高科技交通工的高科技交通工具排斥力使列具排斥力使列车悬起来、吸引车悬起来、吸引力让列车开动力让列车开动磁悬浮列车上装磁悬浮列车上装有超导磁铁，铁有超导磁铁，铁路底部则安装线路底部则安装线圈 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 10101010、、、、 “ “磁悬浮抽油机磁悬浮抽油机磁悬浮抽油机磁悬浮抽油机 通电后，地面线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总保持相同，通电后，地面线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总保持相同，两者两者““同性相斥同性相斥””，排斥力使列车悬浮起来。
铁轨两侧也装有线圈，交流，排斥力使列车悬浮起来铁轨两侧也装有线圈，交流电使线圈变为电磁体它与列车上的磁铁相互作用，使列车前进电使线圈变为电磁体它与列车上的磁铁相互作用，使列车前进 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 10101010、、、、 “ “磁悬浮抽油机磁悬浮抽油机磁悬浮抽油机磁悬浮抽油机 磁悬浮列车运行时与轨道保持磁悬浮列车运行时与轨道保持一定的间隙，一般为一定的间隙，一般为1 1厘米至厘米至1010厘米，因此运行安全、平稳厘米，因此运行安全、平稳舒适、无噪声，全自动化运行，舒适、无噪声，全自动化运行，时速可达时速可达550550公里 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 10101010、、、、 “ “磁悬浮抽油机磁悬浮抽油机磁悬浮抽油机磁悬浮抽油机 ““磁悬浮磁悬浮””抽油机是用直线电机直接驱动的抽油机，直抽油机是用直线电机直接驱动的抽油机，直线电机的的原理与线电机的的原理与““磁悬浮磁悬浮””列车的原理一样，区别只在于列车的原理一样，区别只在于电机的形式不同，电机的形式不同，““磁悬浮磁悬浮””列车用的是平型直线电机，而列车用的是平型直线电机，而抽油机用的是双排平型或圆筒型直线电机。
抽油机用的是双排平型或圆筒型直线电机图10-3b 直线电机驱动的抽油机方案2图10-3a 直线电机驱动的抽油机方案1 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 10101010、、、、 “ “磁悬浮抽油机磁悬浮抽油机磁悬浮抽油机磁悬浮抽油机 针对游梁式抽油机动力系统的无功消耗大的缺点，提出针对游梁式抽油机动力系统的无功消耗大的缺点，提出研制一种直线电机驱动的抽油机举升装置，直接利用直线电研制一种直线电机驱动的抽油机举升装置，直接利用直线电机做直线运动的特点，取消旋转电机驱动抽油机的减速器、机做直线运动的特点，取消旋转电机驱动抽油机的减速器、连杆和曲柄等传动装置而这种直线电机抽油机有着结构简连杆和曲柄等传动装置而这种直线电机抽油机有着结构简单、使用寿命长等优点单、使用寿命长等优点图10-3b 直线电机驱动的抽油机方案2图10-3a 直线电机驱动的抽油机方案1 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 10101010．．．．1 1 1 1直线电机的历史与发展直线电机的历史与发展直线电机的历史与发展直线电机的历史与发展直线电机的历史，最早可追溯到直线电机的历史，最早可追溯到18401840年惠斯登年惠斯登(Wheatstone)(Wheatstone)开始提出和制作了略具雏开但并不成功的开始提出和制作了略具雏开但并不成功的直线电机，从那里至今，已有近直线电机，从那里至今，已有近160160年的历史了，在这不年的历史了，在这不算短的历史过程当中，直线电机经历了探索实验、开发算短的历史过程当中，直线电机经历了探索实验、开发应用和实用商品化三个阶段应用和实用商品化三个阶段: :1 1 探索实验阶段探索实验阶段(1840-1955)(1840-1955)年年2 2 开发应用阶段开发应用阶段(1956-1970(1956-1970年年) )3 3 实用商品阶段（实用商品阶段（19711971年年- -至今）至今） 钢管输送机、运煤矿机、起重机、空压机、冲压机、拉钢管输送机、运煤矿机、起重机、空压机、冲压机、拉抻机、各种电动门、电动窗、电动编织机、磁悬浮列车抻机、各种电动门、电动窗、电动编织机、磁悬浮列车 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 国内、外关于直线电机驱动抽油机方面的专利：国内、外关于直线电机驱动抽油机方面的专利：法国法国Elf Aquitiane Production dept.Elf Aquitiane Production dept.申请了国际专利申请了国际专利““直线电机驱直线电机驱动的电泵动的电泵””；；美国人莱委斯申请了美国专利美国人莱委斯申请了美国专利““用直线电机驱动的井下抽油系统用直线电机驱动的井下抽油系统””；；美国人尔欧斯申请了美国专利美国人尔欧斯申请了美国专利““有杆泵直接驱动设备有杆泵直接驱动设备””；；美国人欧尔森等人申请了美国专利美国人欧尔森等人申请了美国专利““井下马达驱动的井下泵装置和使井下马达驱动的井下泵装置和使用方法用方法””；；法国人查暮斯等申请的专利法国人查暮斯等申请的专利““用于直线运动抽油的常动力引擎用于直线运动抽油的常动力引擎””；；美国专利美国专利““一种用于井下抽油的直流感应直线电机一种用于井下抽油的直流感应直线电机””。
19961996年我国孙平等人申请了年我国孙平等人申请了““抽油机及抽油方法抽油机及抽油方法””；；19971997年我国王莹等人申请了年我国王莹等人申请了““电磁抽油机电磁抽油机””10101010．．．．1 1 1 1直线电机的历史与发展直线电机的历史与发展直线电机的历史与发展直线电机的历史与发展 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 1 1 1 1００００.2.2.2.2直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点 旋转电机演变为圆筒型直线电机的过程：旋转电机演变为圆筒型直线电机的过程：旋转电机旋转电机→→扁平型单边直线电机扁平型单边直线电机→→圆筒型直线电机圆筒型直线电机 定子定子动子动子 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 1 1 1 1００００.2.2.2.2直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点 直线电机主要由初直线电机主要由初级和次级组成，在初级级和次级组成，在初级的定子槽中绕有三相绕的定子槽中绕有三相绕组，通入三相电以后，组，通入三相电以后，将产生与轴线方向平行将产生与轴线方向平行的磁场，该磁场对次级的磁场，该磁场对次级将产生吸引力，次级就将产生吸引力，次级就沿着轴线方向做直线往沿着轴线方向做直线往复运动。
复运动 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 1 1 1 1００００.2.2.2.2直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点 在初级（定子）中通过在初级（定子）中通过三相电流后，产生行波三相电流后，产生行波磁场，在行波磁场的电磁场，在行波磁场的电磁推力作用下，定子沿磁推力作用下，定子沿行波磁场运动的方向做行波磁场运动的方向做直线运动，通过改变供直线运动，通过改变供电相序便可改变次级电相序便可改变次级（动子）的运动方向动子）的运动方向 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 1 1 1 1００００.2.2.2.2直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 1 1 1 1００００.2.2.2.2直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点 直线电机采用圆筒型结构，以消除侧向端部效直线电机采用圆筒型结构，以消除侧向端部效应。
其初级是由多个线圈和铁心组成的同轴线圈，应其初级是由多个线圈和铁心组成的同轴线圈，次级由作为磁轭的铁管及其上安装的高性能环型的次级由作为磁轭的铁管及其上安装的高性能环型的永磁体钕铁硼材料组成可以产生足够的气隙磁密永磁体钕铁硼材料组成可以产生足够的气隙磁密永磁体的充磁方向为径向，且极性交替排列，作为永磁体的充磁方向为径向，且极性交替排列，作为动子磁轭的铁管同时作为其上下移动时的导轨定动子磁轭的铁管同时作为其上下移动时的导轨定子上每极下的槽数及槽型尺寸由具体的性能指标确子上每极下的槽数及槽型尺寸由具体的性能指标确定 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 1 1 1 1００００.2.2.2.2直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点 滑轮负荷次级铁芯扶正轮三相电缆线电机接线次级电枢绕组初级永磁体机架控制箱 永磁同步直线电机原理示意图 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 1 1 1 1００００.2.2.2.2直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点 可考虑采用位置传感器可考虑采用位置传感器检测动子的位置。
当线圈与磁检测动子的位置当线圈与磁钢处于适当位置时，根据磁钢钢处于适当位置时，根据磁钢极性的不同，对磁极下的全部极性的不同，对磁极下的全部线圈通以方向不同的电流，以线圈通以方向不同的电流，以产生推力推动动子向某一方向产生推力推动动子向某一方向运动当磁极中性线运动到某运动当磁极中性线运动到某些线圈下时，通过换向电路，些线圈下时，通过换向电路，使相应位置上的线圈中的电流使相应位置上的线圈中的电流换向，从而继续产生方向相同换向，从而继续产生方向相同的推力 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 1 1 1 1００００.2.2.2.2直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点 如此通过顺序控制各线圈中电流的通断和大小，使电机的动子在电如此通过顺序控制各线圈中电流的通断和大小，使电机的动子在电磁推力作用下，带动抽油杆达到上冲程的最大冲程处而在下冲程时，磁推力作用下，带动抽油杆达到上冲程的最大冲程处而在下冲程时，抽油杆靠自重与平衡重的重量差自行回落，抽油机可以以小电流工作以抽油杆靠自重与平衡重的重量差自行回落，抽油机可以以小电流工作以调节下冲程的运行速度。
调节下冲程的运行速度 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 1 1 1 1００００.2.2.2.2直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点 直线电机驱动抽油机的特点：直线电机驱动抽油机的特点：无减速器、连杆、曲柄和常规无减速器、连杆、曲柄和常规的游梁式地面装置的游梁式地面装置直接推动式直线电机无无效行直接推动式直线电机无无效行程和磨损程和磨损速度范围广和运行平稳速度范围广和运行平稳无内部运动件，维修方便无内部运动件，维修方便具有好的散热性、效率较高具有好的散热性、效率较高 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 1 1 1 1００００.2.2.2.2直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点冲程和冲次的控制：冲程和冲次的控制：这种特点在长冲程的抽油这种特点在长冲程的抽油机上的优势更为明显。
通机上的优势更为明显通过增减线圈数量的方式，过增减线圈数量的方式，可以方便地调节电机的冲可以方便地调节电机的冲程；通过对抽油机上下冲程；通过对抽油机上下冲程的运行速度的控制而调程的运行速度的控制而调节冲次 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 1 1 1 1００００.2.2.2.2直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点控制电路控制电路选用脉冲供电的控制电路的方选用脉冲供电的控制电路的方案触发控制脉冲可用一种普案触发控制脉冲可用一种普通而简单的工业用可编程控制通而简单的工业用可编程控制器（器（PCPC或或PLCPLC）来产生可编）来产生可编程控制器具有很高的可靠性，程控制器具有很高的可靠性，编程简单，使用方便，具有很编程简单，使用方便，具有很强的输入和输出接口，因此用强的输入和输出接口，因此用它作为电机的触发控制装置是它作为电机的触发控制装置是可取的 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 1 1 1 1００００.2.2.2.2直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点直线电机驱动抽油机的工作原理及特点 整个系统由机整个系统由机架、横梁、平衡重物、架、横梁、平衡重物、钢丝绳滚轮、直线电钢丝绳滚轮、直线电机及控制柜等几部分机及控制柜等几部分组成。
通过选择适当组成通过选择适当的平衡重可以使抽油的平衡重可以使抽油杆自重升降所消耗的杆自重升降所消耗的能量减少到最小能量减少到最小 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 1 1 1 1００００.3.3.3.3直线电机驱动抽油机的试验情况直线电机驱动抽油机的试验情况直线电机驱动抽油机的试验情况直线电机驱动抽油机的试验情况 由江汉石油机械厂与华北大卡公司由江汉石油机械厂与华北大卡公司共同研制、江汉石油机械厂生产的直线共同研制、江汉石油机械厂生产的直线电机抽油机，是在总结游梁抽油机和无电机抽油机，是在总结游梁抽油机和无游梁抽油机的优缺点的基础上研制开发游梁抽油机的优缺点的基础上研制开发的一种新产品它利用直线电机将电能的一种新产品它利用直线电机将电能直接转换成直线往复运动，简化了传动直接转换成直线往复运动，简化了传动方式，减少了传动能量损失，利用天平方式，减少了传动能量损失，利用天平式平衡方式改善了平衡效果式平衡方式改善了平衡效果 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 1 1 1 1００００.3.3.3.3直线电机驱动抽油机的试验情况直线电机驱动抽油机的试验情况直线电机驱动抽油机的试验情况直线电机驱动抽油机的试验情况 该项技术拥有独立的知该项技术拥有独立的知识产权，并申请了识产权，并申请了7 7项国家专项国家专利。
利20042004年年5 5月生产出第一台月生产出第一台直线电机抽油机样机，并在直线电机抽油机样机，并在厂内进行运行试验厂内进行运行试验20042004年年1010月移至华北油田采油一厂月移至华北油田采油一厂做现场试验，一直运行情况做现场试验，一直运行情况良好20052005年年3 3月生产了第二月生产了第二台台ZXCY20-8ZXCY20-8型直线电机油机型直线电机油机 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 1 1 1 1００００.3.3.3.3直线电机驱动抽油机的试验情况直线电机驱动抽油机的试验情况直线电机驱动抽油机的试验情况直线电机驱动抽油机的试验情况 2005 2005年年4 4月月2929日移至江汉日移至江汉油田江汉采油厂王油田江汉采油厂王9-49-4井作现井作现场试验，运行情况良好节场试验，运行情况良好节能效果可达能效果可达45%45%，将大大减小，将大大减小油田开采的成本，且大大降油田开采的成本，且大大降低抽油机的制造成本，直线低抽油机的制造成本，直线电机抽油机与常规型游梁式电机抽油机与常规型游梁式抽油机相比，每年可节约电抽油机相比，每年可节约电费和维修费用费和维修费用3.23.2万元万元。
二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 1 1 1 1００００.3.3.3.3直线电机驱动抽油机的试验情况直线电机驱动抽油机的试验情况直线电机驱动抽油机的试验情况直线电机驱动抽油机的试验情况 大庆成泰科技有大庆成泰科技有限公司研制的限公司研制的ZTTZTT系系列直线电机抽油机于列直线电机抽油机于20052005年年1010月月1515日在大日在大庆油田采油二厂的南庆油田采油二厂的南6-40-6236-40-623井安装试验，井安装试验，采用的是圆筒型直线采用的是圆筒型直线电机 二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机二、常用的节能型抽油机 直线电机驱动抽油机泵直线电机驱动抽油机泵直线电机驱动抽油机泵直线电机驱动抽油机泵 利利用用直直线线电电机机原原理理将将直直线线电电机机动动子子与与抽抽油油泵泵的的柱柱塞塞相相连连接接，，利利用用电电缆缆传传输输电电能能给给直直线线电电机机，，电电机机动动子子直直接接驱驱动动柱柱塞塞式式抽抽油油泵泵往往复复运运动动，，完完成成抽抽汲汲。
由由于于没没有有减减速速和和换换向向机机构构，，降降低低了了实实际际功功率率的的消消耗耗，，达到节能的目的达到节能的目的 节能型抽油机五大要素节能型抽油机五大要素节能型抽油机五大要素节能型抽油机五大要素 1 1、皮实可靠，牢固耐用，能和抽油装置使用、皮实可靠，牢固耐用，能和抽油装置使用状况同步状况同步 2 2、维护费用低，维护操作简单，尽可能的做、维护费用低，维护操作简单，尽可能的做到免维护或低费用到免维护或低费用 3 3、节电率高：、节电率高：1212型以上抽油机节电型以上抽油机节电30%30%以上 4 4、调整容易，操作管理简单，调平衡、调参、、调整容易，操作管理简单，调平衡、调参、维护保养操作方便，易于掌握维护保养操作方便，易于掌握 5 5、物美价廉，费用低，新型机最好不高于原、物美价廉，费用低，新型机最好不高于原抽油机价格（节能配件），费用最低年内从节能费抽油机价格（节能配件），费用最低年内从节能费中收回 抽油机赞歌抽油机赞歌抽油机赞歌抽油机赞歌仰首迎春仰首迎春 俯首拾秋俯首拾秋你默然站立在你默然站立在苍茫的大地苍茫的大地三百六十五个日日夜夜三百六十五个日日夜夜往往复复往往复复 不知疲倦不知疲倦仿佛仿佛 一头老黄牛一头老黄牛悠闲的啃着青草悠闲的啃着青草其实其实 你是在任劳任怨你是在任劳任怨无私的奉献无私的奉献风雨中风雨中 你昂起头你昂起头夕阳下夕阳下 你默默垂首你默默垂首一年又一年一年又一年 你你 始终站成始终站成一道美丽的风景一道美丽的风景 三、电动机的机械特性及节能原理三、电动机的机械特性及节能原理三、电动机的机械特性及节能原理三、电动机的机械特性及节能原理 通常油田用于拖动抽油机的动力设备都是电动机，通常油田用于拖动抽油机的动力设备都是电动机，极少数是用燃气发动机等设备。
常用的是异步电动机及极少数是用燃气发动机等设备常用的是异步电动机及其派生的各种节能电动机，近些年，永磁同步电动机也其派生的各种节能电动机，近些年，永磁同步电动机也得到大量的应用得到大量的应用 三、电动机的机械特性及节能原理三、电动机的机械特性及节能原理三、电动机的机械特性及节能原理三、电动机的机械特性及节能原理 电动机的机械特性是指其转速与转矩之间的关系，它反电动机的机械特性是指其转速与转矩之间的关系，它反映了电动机传动的性能与特点根据转速随转矩增加而下降映了电动机传动的性能与特点根据转速随转矩增加而下降的程度的不同，电动机的机械特性分为的程度的不同，电动机的机械特性分为硬特性硬特性和和软特性软特性种 1----同步电动机同步电动机;2----直流并励电动机直流并励电动机;3----普通异步电动机普通异步电动机;4----直流串励电动机直流串励电动机;5----高转差电动机高转差电动机. 三、电动机的机械特性及节能原理三、电动机的机械特性及节能原理三、电动机的机械特性及节能原理三、电动机的机械特性及节能原理 1----同步电动机同步电动机;2----直流并励电动机直流并励电动机;3----普通异步电动机普通异步电动机;4----直流串励电动机直流串励电动机;5----高转差电动机高转差电动机. 当电动机的转矩在允许范围内变化时，电动机的转速变当电动机的转矩在允许范围内变化时，电动机的转速变化很小，机械特性的斜率很小。
同步电动机的机械特性是一化很小，机械特性的斜率很小同步电动机的机械特性是一条直线，其转速不随转矩的变化而变化，是典型的硬特性条直线，其转速不随转矩的变化而变化，是典型的硬特性 硬特性硬特性 三、电动机的机械特性及节能原理三、电动机的机械特性及节能原理三、电动机的机械特性及节能原理三、电动机的机械特性及节能原理 1----同步电动机同步电动机;2----直流并励电动机直流并励电动机;3----普通异步电动机普通异步电动机;4----直流串励电动机直流串励电动机;5----高转差电动机高转差电动机. 电动机的转速随着转矩的变化下降很快，机械特性的斜率较大，但其电动机的转速随着转矩的变化下降很快，机械特性的斜率较大，但其启动转矩也较大启动转矩也较大软特性软特性 三、电动机的机械特性及节能原理三、电动机的机械特性及节能原理三、电动机的机械特性及节能原理三、电动机的机械特性及节能原理 工作特性工作特性 电动机的工作特性反映了各种电参量与输出功率之电动机的工作特性反映了各种电参量与输出功率之间的关系随着电动机输出功率的增大，其电流、转矩、间的关系。
随着电动机输出功率的增大，其电流、转矩、功率因数和效率也是增大的功率因数和效率也是增大的 n----电机转速电机转速;η----电机效率电机效率;cosφ----功率因数功率因数;I----电流电流;M----转矩转矩;P----电机功率电机功率 三、电动机的机械特性及节能原理三、电动机的机械特性及节能原理三、电动机的机械特性及节能原理三、电动机的机械特性及节能原理 由于抽油机的结构和动力特性，决由于抽油机的结构和动力特性，决定了其对电动机性能的要求，这就是启定了其对电动机性能的要求，这就是启动转矩大，并且在一个冲程内，负荷不动转矩大，并且在一个冲程内，负荷不均衡，会出现峰值功率和负功率电动均衡，会出现峰值功率和负功率电动机的有功功率利用率较低，功率因数较机的有功功率利用率较低，功率因数较低，只能低，只能“大马拉小车大马拉小车” 在电动机这个环节可采取的节能措施很多，在电动机这个环节可采取的节能措施很多，在电动机这个环节可采取的节能措施很多，在电动机这个环节可采取的节能措施很多，但节能的基本原理差不太多，不外乎以下几个但节能的基本原理差不太多，不外乎以下几个但节能的基本原理差不太多，不外乎以下几个但节能的基本原理差不太多，不外乎以下几个方面：方面：方面：方面： 改善电动机的软特性，降低启动电改善电动机的软特性，降低启动电流，减小装机功率，提高功率利用率。
增加转流，减小装机功率，提高功率利用率增加转差率是有效的方法之一异步电动机的转速必差率是有效的方法之一异步电动机的转速必须低于旋转磁场的转速，这样才能在转子上产须低于旋转磁场的转速，这样才能在转子上产生感应电动势，进而形成感应电流，产生电磁生感应电动势，进而形成感应电流，产生电磁转矩，拖动转子转动转矩，拖动转子转动 一是一是 异步电动机的实际转速为异步电动机的实际转速为 n=ns（（1-s））式中式中 s—异步电动机的转差率，一般为异步电动机的转差率，一般为2～～5%；； 高转差电动机为高转差电动机为8～～12%；； 超高转差电动机大于超高转差电动机大于12%，最大可达，最大可达 21% 提高功率因数，减少无功损耗这是提高功率因数，减少无功损耗这是因为电动机的无功损耗，增加电网的有功损耗因为电动机的无功损耗，增加电网的有功损耗用无功经济当量计算无功经济当量是指电动用无功经济当量计算无功经济当量是指电动机每吸收机每吸收1kvar1kvar的无功功率，相当于电网所增加的无功功率，相当于电网所增加的有功损耗。
引入无功经济当量的原因是当电的有功损耗引入无功经济当量的原因是当电动机的功率因数小于动机的功率因数小于1 1时，由于电动机吸收无功时，由于电动机吸收无功功率，路上产生无功电流，从而在电网上功率，路上产生无功电流，从而在电网上造成有功损耗无功经济当量的大小与电动机造成有功损耗无功经济当量的大小与电动机在电网中的位置有关，对于二次变，取在电网中的位置有关，对于二次变，取0.050.05～～0.07,0.07,对于三次变对于三次变, ,取取0.080.08～～0.10.1 二是二是 四、常用的节能电动机四、常用的节能电动机四、常用的节能电动机四、常用的节能电动机 1 1 1 1、永磁同步电动机、永磁同步电动机、永磁同步电动机、永磁同步电动机 稀土永磁电机是一种同步电稀土永磁电机是一种同步电动机，但不需要普通同步电动机动机，但不需要普通同步电动机的励磁线圈和集电环结构上酷的励磁线圈和集电环结构上酷似异步电动机那样简单，在系统似异步电动机那样简单，在系统上也不像普通同步电动机那样需上也不像普通同步电动机那样需要励磁调节系统要励磁调节系统 它具有体积小、重量它具有体积小、重量轻，结构简单，效率高，轻，结构简单，效率高，功率因数高，运行稳定，功率因数高，运行稳定，维护简单等一系列特点。
维护简单等一系列特点 永磁电动机就是用永久磁铁替代了电磁式电机的励磁永磁电动机就是用永久磁铁替代了电磁式电机的励磁绕组和磁极铁芯这样的替代，原理很简单，但性能却绕组和磁极铁芯这样的替代，原理很简单，但性能却得到了很大的改善，用于驱动抽油机会获得很好的节电得到了很大的改善，用于驱动抽油机会获得很好的节电效果由于抽油机负荷呈周期性变化，现场使用的异步效果由于抽油机负荷呈周期性变化，现场使用的异步电动机的平均负载率不足电动机的平均负载率不足30%30%，平均运行效率在，平均运行效率在0.650.65～～0.800.80，平均运行功率因数在，平均运行功率因数在0.20.2～～0.60.6，因此，相对于装，因此，相对于装机功率而言，负载率低，电能浪费大机功率而言，负载率低，电能浪费大 一是：一是： 异步电动机在额定点的效率和功率因数才异步电动机在额定点的效率和功率因数才呈现最大值，当负载降低时效率和功率因数都呈现最大值，当负载降低时效率和功率因数都随之下降，能耗随之增大随之下降，能耗随之增大导致上述问题的主要原因有两点：导致上述问题的主要原因有两点：导致上述问题的主要原因有两点：导致上述问题的主要原因有两点： 二是：二是： 通用系列异步电动机的转矩倍数只有通用系列异步电动机的转矩倍数只有1.81.8倍倍，最大为，最大为2.02.0倍。
因此，在选用时为考虑启动和倍因此，在选用时为考虑启动和峰值转矩的需要，不得不提高装机功率，造成峰值转矩的需要，不得不提高装机功率，造成运行时的运行时的““大马拉小车大马拉小车””现象 根据抽油机的特殊运行工况，抽油机专根据抽油机的特殊运行工况，抽油机专用节能电机应具有效率和功率因数高且曲线用节能电机应具有效率和功率因数高且曲线平坦，轻负载区也有较高的效率和功率因数平坦，轻负载区也有较高的效率和功率因数，启运力矩大，过载能力强等特性抽油机，启运力矩大，过载能力强等特性抽油机专用永磁电动机恰好具备了这些特性专用永磁电动机恰好具备了这些特性 稀土永磁材料与永磁电机的特点稀土永磁材料与永磁电机的特点: : 永磁材料属于基础材料，目前有铝、镍永磁材料属于基础材料，目前有铝、镍、钴金属永磁，铁氧体永磁和稀土永磁三大、钴金属永磁，铁氧体永磁和稀土永磁三大类，稀土永磁是稀土元素（镧、镨、钇、锆类，稀土永磁是稀土元素（镧、镨、钇、锆、钐、钐………………）与铁族元素的金属间化合物与铁族元素的金属间化合物第一代稀土永磁合金诞生于第一代稀土永磁合金诞生于5050年代后期，年代后期，7070年代第二代稀土永磁合金问世。
这两种永年代第二代稀土永磁合金问世这两种永磁材料虽然磁性能好，但钐与钴价格昂贵，磁材料虽然磁性能好，但钐与钴价格昂贵，使它们的发展受到限制使它们的发展受到限制 1983 1983年年6 6月，日本住友特殊金属公司制月，日本住友特殊金属公司制成了第三代稀土永磁合金铷铁硼永磁材料成了第三代稀土永磁合金铷铁硼永磁材料具有良好的磁特性，同时，由于铷资源丰富具有良好的磁特性，同时，由于铷资源丰富，便于应用与推广铷铁硼永磁材料的问世，便于应用与推广铷铁硼永磁材料的问世19831983年被列为世界十大的科技成果之一年被列为世界十大的科技成果之一 铷铁硼材料磁性优异，兼有铝镍钴和铁铷铁硼材料磁性优异，兼有铝镍钴和铁氧体永磁的优点，具有很高的剩磁和矫顽力氧体永磁的优点，具有很高的剩磁和矫顽力，以及很大的磁能积以及很大的磁能积 稀土永磁材料铷铁硼的磁能积为稀土永磁材料铷铁硼的磁能积为238.8238.8～～318.4,318.4,试验最高值达试验最高值达415.5415.5在各种永磁材在各种永磁材料中，铷铁硼的磁能积最高，其最大磁能积料中，铷铁硼的磁能积最高，其最大磁能积比铝镍钴高比铝镍钴高5 5～～8 8倍，比铁氧体高倍，比铁氧体高1010～～1515倍。
倍在同样的有效体积下，比电励磁的大在同样的有效体积下，比电励磁的大5 5～～8 8倍倍，仅次于超导励磁，铷铁硼磁钢的剩磁和矫，仅次于超导励磁，铷铁硼磁钢的剩磁和矫顽力均很高，工业用铷铁硼约为铁氧体的顽力均很高，工业用铷铁硼约为铁氧体的3 3～～5 5倍，约为铝镍钴的倍，约为铝镍钴的1 1～～2 2倍 这种稀土永磁直线电机它的初级不需要电励磁，省这种稀土永磁直线电机它的初级不需要电励磁，省去了大量的励磁线圈，就能提高电机的效率，去了大量的励磁线圈，就能提高电机的效率，降低电机的温升同时铷铁硼材料具有强磁力降低电机的温升同时铷铁硼材料具有强磁力和高矫顽力，在减小电机重量的同时，可增加和高矫顽力，在减小电机重量的同时，可增加电机的推力这种电机与普通直线电机相比有电机的推力这种电机与普通直线电机相比有以下特点：以下特点：1.1.初级电枢绕组采用永磁体替代，电机结构更加简初级电枢绕组采用永磁体替代，电机结构更加简单，电机控制更加方便单，电机控制更加方便2.2.铷铁硼永磁体退磁曲线为直线，可改善直线电机铷铁硼永磁体退磁曲线为直线，可改善直线电机的启动特性，使电机有较高的稳定工作点的启动特性，使电机有较高的稳定工作点。
永磁同步电动机的额定效率可达永磁同步电动机的额定效率可达94%94%，高于普通电动，高于普通电动机约机约4%4%轻载时在一定范围内效率还高于额定值，最高轻载时在一定范围内效率还高于额定值，最高可达可达96%96%左右，且此高效区恰好位于电机的平均负载率所左右，且此高效区恰好位于电机的平均负载率所在的区域，使得高效区得到了展宽，大大提高了整个冲在的区域，使得高效区得到了展宽，大大提高了整个冲程内的平均运行效率而轻载时异步电动机的效率已远程内的平均运行效率而轻载时异步电动机的效率已远远低于其额定值，两者在整个负载变化范围内的平均效远低于其额定值，两者在整个负载变化范围内的平均效率差值高达率差值高达12%12%，且由于抽油机大部分时间工作于轻载状，且由于抽油机大部分时间工作于轻载状态，因此，平均有功节电率还高于此值态，因此，平均有功节电率还高于此值 ⑴⑴⑴⑴效率高效率高效率高效率高永磁电机特性永磁电机特性永磁电机特性永磁电机特性 永磁电动机的功率因数是通过其转子永磁体永磁电动机的功率因数是通过其转子永磁体磁场的强弱来决定，抽油机专用永磁同步电动机磁场的强弱来决定，抽油机专用永磁同步电动机的额定功率因数在的额定功率因数在0.980.98左右，且在轻载时还高于左右，且在轻载时还高于额定值，甚至在一定范围内起到补偿电容器的作额定值，甚至在一定范围内起到补偿电容器的作用，从而保证整个冲程内的自然平均运行功率因用，从而保证整个冲程内的自然平均运行功率因数在数在0.90.9以上，因此，无功节电效果相当显著。
以上，因此，无功节电效果相当显著⑵⑵⑵⑵功率因数高功率因数高功率因数高功率因数高 永磁同步电动机采用异步启动方式，可以直永磁同步电动机采用异步启动方式，可以直接启动抽油机专用永磁同步电动机的启动转矩接启动抽油机专用永磁同步电动机的启动转矩和过载能力均提高一个机座号，最大启动转矩倍和过载能力均提高一个机座号，最大启动转矩倍数达到数达到3.63.6倍倍, ,既大大降低了电机的装机功率既大大降低了电机的装机功率, ,又又有效降低了电机的运行损耗有效降低了电机的运行损耗, ,提高了节电效果提高了节电效果 ⑶⑶⑶⑶启动转矩大，过载能力强启动转矩大，过载能力强启动转矩大，过载能力强启动转矩大，过载能力强 换前 换后电机功率75kW 永磁电机功率22kW 403.2A257.3A 根据原中国石油天然气总公司油田根据原中国石油天然气总公司油田节能监测中心节能监测中心19971997年在大庆采油五厂杏年在大庆采油五厂杏南示范区南示范区1717口油井的测试报告，口油井的测试报告，TNYCTNYC系系列抽油机专用永磁同步电动机在现场应列抽油机专用永磁同步电动机在现场应用后，与原普通异步电动机相比较，在用后，与原普通异步电动机相比较，在产液量相同的条件下，平均有功节电率产液量相同的条件下，平均有功节电率达达21.82%21.82%，无功节电率达，无功节电率达87.77%87.77%，平均，平均运行电流下降运行电流下降53.27%53.27%，平均功率因数由，平均功率因数由0.570.57提高到提高到0.960.96。
四、常用的节能电动机四、常用的节能电动机四、常用的节能电动机四、常用的节能电动机 2 2 2 2、超高转差电动机、超高转差电动机、超高转差电动机、超高转差电动机 高转差与超高高转差与超高转差电动机属于电转差电动机属于电气派生系列，具有气派生系列，具有堵转转矩大、堵转堵转转矩大、堵转电流小、转差率高电流小、转差率高和机械特性软等特和机械特性软等特点，适合于传动转点，适合于传动转矩大和不均匀的冲矩大和不均匀的冲击负载 CJT CJT系列抽油机节能拖动装置由系列抽油机节能拖动装置由YCCHYCCH系列超高转差电动机和控制部分组成，在系列超高转差电动机和控制部分组成，在抽油机运行上冲程的重负荷期间速度下降，抽油机运行上冲程的重负荷期间速度下降，而在每个冲程的终点速度增加，一个冲次而在每个冲程的终点速度增加，一个冲次内的速度变化可达内的速度变化可达25%25%～～50%50%这种特性可这种特性可使抽油机系统的机、电、液负荷均得到很使抽油机系统的机、电、液负荷均得到很大改善 ⑴ ⑴由于在上冲程最大负荷期间，光由于在上冲程最大负荷期间，光杆的加速度减小，从而降低光杆的最大杆的加速度减小，从而降低光杆的最大载荷；在下冲程电机最大负荷期间，光载荷；在下冲程电机最大负荷期间，光杆加速度减小，增加了光杆的最小载荷，杆加速度减小，增加了光杆的最小载荷，从而减小了光杆载荷的变化范围。
从而减小了光杆载荷的变化范围 ⑵ ⑵由于光杆最大负荷和负荷范围的由于光杆最大负荷和负荷范围的减小，相应减速箱的最大净扭矩和扭矩减小，相应减速箱的最大净扭矩和扭矩变化范围也得到降低，使工作周期内激变化范围也得到降低，使工作周期内激烈变化的功率、电流和电压降的峰值降烈变化的功率、电流和电压降的峰值降低，并趋于平缓低，并趋于平缓 ⑶ ⑶启动电流较小，启动力矩较大启动电流较小，启动力矩较大 １１997997年大庆采油五厂１年大庆采油五厂１9 9口井测试统计，口井测试统计，CJTCJT装置与普通异步电动机比较，在日产液量装置与普通异步电动机比较，在日产液量变化很小的条件下，平均有功节电率达变化很小的条件下，平均有功节电率达16.7%16.7%，无功节电率达，无功节电率达31.0%31.0%，功率因数由，功率因数由0.450.45提高提高到到0.510.51 超高转差电动机与普通低转差电动机驱动超高转差电动机与普通低转差电动机驱动超高转差电动机与普通低转差电动机驱动超高转差电动机与普通低转差电动机驱动抽油机相比具有以下优点：抽油机相比具有以下优点：抽油机相比具有以下优点：抽油机相比具有以下优点： 四、常用的节能电动机四、常用的节能电动机四、常用的节能电动机四、常用的节能电动机 3 3 3 3、双极、双极、双极、双极/ / / /双功率电动机双功率电动机双功率电动机双功率电动机 该系列的电动该系列的电动机采用改变绕组的机采用改变绕组的接法来改变电机的接法来改变电机的极数和输出功率，极数和输出功率，以便与机械负载的以便与机械负载的负载特性相匹配，负载特性相匹配，可以简化其变速系可以简化其变速系统，从而实现节电统，从而实现节电的目的。
的目的 这种电动机又称这种电动机又称为变极多速电动机，为变极多速电动机，其外形结构、安装尺其外形结构、安装尺寸、防护等级等都与寸、防护等级等都与Y Y系列（系列（IP44IP44）相同，）相同，主要零部件也与基本主要零部件也与基本系列通用电动机的系列通用电动机的转速分为双速、三速转速分为双速、三速和四速，极数比有和四速，极数比有8/68/6、、8/4/28/4/2、、12/8/6/412/8/6/4等几等几种 思考题思考题思考题思考题 1 1 1 1、抽油机电机的有功功率为什么是波动的，、抽油机电机的有功功率为什么是波动的，、抽油机电机的有功功率为什么是波动的，、抽油机电机的有功功率为什么是波动的， 节能的潜力在那里？节能的潜力在那里？节能的潜力在那里？节能的潜力在那里？3 3 3 3、为什么要进行无功补偿？、为什么要进行无功补偿？、为什么要进行无功补偿？、为什么要进行无功补偿？2 2 2 2、永磁同步电动机的节电效果为什么好？、永磁同步电动机的节电效果为什么好？、永磁同步电动机的节电效果为什么好？、永磁同步电动机的节电效果为什么好？ 。
