[实用新型]游梁抽油机的异步起动永磁同步电动机

说明书

技术领域

本实用新型属于油田游梁抽油机的领域，尤其涉及该抽油机异步电动机转子的改进。

背景技术

1、游梁抽油机简介：如图9所示，电动机100启动后带动减速机900按额定速度旋转，从而带动曲柄200和平衡块800绕减速机900轴做圆周运动，在曲柄200带动下，连杆300拉着游梁400绕支点500旋转，另一端的驴头600带动抽油杆700作往复直线运动，抽油杆700下端的抽油泵往返运动抽油。

2、目前游梁抽油机存在的问题：该类型抽油机结构简单，抵抗恶劣环境的能力强，故障率低。但是该类抽油机结构固有的缺陷将制约它的推广。今将与本技术有关部分剖析如下：该抽油机像一架天平，它的一头挂着十几吨重的抽油杆700和抽的油，另一端挂着几吨重的平衡块800和曲柄200连杆300。如果天平两端的力矩平衡了，用一很小的力，只要克服了支点轴承的摩擦，系统将会自由转动。抽油杆700端的重力矩基本恒定；平衡块900端的重力矩是按正弦规律变化的，曲柄200水平位置时重力矩最大，竖直位置时重力矩为零。抽油时，即抽油杆700从最底端上行时，曲柄200在垂直向上位置，平衡块800在上止点，重力矩为零，电动机100输出转矩带动曲柄200旋转，使抽油杆700向上运动。随着曲柄200的旋转，平衡块800重力矩按正弦规律逐渐加大，当曲柄200接近水平时，平衡块800重力矩明显增大，加上它的转动动量(J-平衡块800转动惯量，ω-平衡块800角速度)，有可能大于抽油杆700侧重力矩。使抽油机电动机100超额定速度运行。由于电动机100内有剩磁，故此时电动机100处于发电状态，然而电动机100速度不恒定，剩磁极分布不均，故发出的电都是高次谐波。如此，在抽油杆600一个往返运动过程中，由于力矩不平衡将有3次以上的机会出现发电状态。

上述抽油机自发的高次谐波电力，将对电动机100的绝缘造成破坏，甚至烧毁电动机100。当抽油机电力拖动系统由工频开关控制时，该高次谐波通过控制开关送到电网上，使电网的质量下降。据不完全调查，目前油田电网的电压畸变率≥5％，电流畸变率≥78％，已严重超出国家有关规定。抽油机电动机100、电器烧损事故时有发生，造成停电停产，与这些高次谐波不无关系。近年来油田开始推广应用变频调速技术采油，该高次谐波第一个攻击对象便是这些电力电子控制设备，因为它们元件间距很近，分布电容大，很容易构成高次谐波短路。为保护这些电力电子元器件，设备中增加了制动单元和制动电阻，当尖脉冲达到阀值电压时，自动接通制动电阻将电动机发的高次谐波消耗掉，减轻高次谐波对电网的污染。但制动电阻消耗电能发热，有时电阻表层温度达到200℃以上，能点燃纸张草穗等物品，引燃电线开关等元器件造成短路烧毁控制装置，停电停井，严重时造成油井爆炸等火灾事故。近期又发明了能量回馈单元，电力电子控制设备不再接制动单元和制动电阻，而是接能量回馈单元，电动机100发的电通过该单元逆变成工频电流送回电网，不再有发热点，又不浪费能源，且减轻了电网的污染。但是这些高次谐波对电动机100和电力电子控制设备的威胁并未减轻，还是没有从根上解决问题。最理想的方案应是让电动机100不自发电。

从道理上讲，将抽油机原配的异步电动机100拿下来，换上新生产的异步起动永磁同步电动机100，配上工频控制器还是配上电力电子控制器都行，只要电动机100容量够大，抽油机自发电问题就可根除了。

但是，以辽河油田为例，目前在运行的抽油机近3万台，更换全油田的抽油机电动机100将投资10.5亿元，如石油系统的抽油机电动机100都更换，国家要投资300亿元之多！费用太大，推广工作很难开展。

发明内容

本实用新型目的在于使电动机电器安全运行，根除抽油机电动机自发电产生的高次谐波对油田电网造成的污染的游梁抽油机的异步起动永磁同步电动机。

为达到本实用新型的上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括壳体，壳体内具有直槽的定子，定子槽内嵌放有定子绕组，定子内具有斜槽的转子，其结构要点转子的斜槽内具有相应于转子极数的鼠笼导条，鼠笼导条之间的斜槽内设置永磁体，永磁体外包覆有导电管，导电管伸出于转子外并分别固定于压板上，压板之间由连接螺栓固定于转子上。

本实用新型的有益效果：电动机起动时，本实用新型的转子的导电层形成的鼠笼导条起作用，达到设定转速后，永磁体与旋转磁场吸合实现同步运行，导电层内感应电流为0，不再产生转矩，运行中永磁体与旋转磁场吸合自动保持同步，故无超速自发电的可能。本实用新型的电动机就避免产生高次谐波对油田电网造成的污染，提高了电动机电器安全运行的水平。