[实用新型]柔性电动机驱动系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电气系统技术及工业控制领域，具体而言，是涉及一种柔性电动机驱动系统。

背景技术

加快绿色、环保、节能、减排的建设，对促进经济社会更好、更快地发展，于社会可持续发展具有重要的意义。在实际生产过程中，现有电动机设计、选配理念上其原则为；为了满足系统启动力矩的要求，所以一般都会选用相对功率较大的电动机作为驱动设备，但是系统正常运行时的力矩一般都远小于启动力矩，因而使得系统正常运行时造成功率因数较低，所以无功电能的损耗就明显突出，且远远大于有功功率。下面以石油生产为例进行说明。

目前我国石油产业的生产大多数还是采用以电换油的低效模式，由于近两年来世界石油价格的下跌，产能倒挂尤为突出，它已严重的制约了我国石油产业的发展，所以开发出绿色、环保、节能、减排的新型石油生产设备，改变原始的生产模式势在必行。只有创新才能求发展、才能改变我国几十年不变的采油工艺，进而改变产能结构，石油产业才能在困境中求生存、求发展。

我国石油生产企业大部分使用的抽油机用电量占石油生产成本的30％-40％左右，是一个典型的用电大户，也是生产区域内的耗能大户。虽然各种节能式抽油机的采购和应用都在逐年增加，但是主导油田生产的现有抽油机中，仍然是以常规游梁式抽油机为主，该类型抽油机的抽油方式及抽油机结构在过去的几十年从根本上并未发生明显变化。随着油田不断发展，地下结构的改变，地下油层不断下移，抽油机的效率也在不断下降。因此创新求发展、调整产能结构是油田企业发展求生存的必然之路。

由于游梁式抽油机启动力矩较大，为了克服启动力矩，所以常按抽油机的最大启动载荷来选配电动机，而抽油机正常工作时，平均负荷仅占最大负荷的30％左右，从而形成了大马拉小车的现象，增加了无功电能的消耗，大大降低了电网的功率因数和电动机的效率。因此，在抽油机方面，利用调整抽油机驱动结构实现节能的潜力巨大。

现有技术中游梁式抽油机电机在运行过程存在的问题

1.电动机在启动过程中，由静态转为动态时启动力矩较大，为了满足启动力矩的要求不得不被动的选用相对功率较大的电动机。

2.电动机在出厂前无功功率都已经确定，相对每一台电动机的无功功率都是一个常量，就是这种无功功率在电动机运行过程中会消耗相应的无功电能。

3.当电动机运行在额定功率附近时，功率因数一般在0.7至0.9之间，这种无功电能的损耗实际是做了电动机的励磁功，相对是有用功。

4.但是大多数电动机在生产使用过程中，为了满足启动力矩的要求不得不被动的选择额定功率较大的电动机，而平常运行时电动机的功率因数一般都在0.3至0.65之间，所以无功电能的损耗就明显突出，且远远大于有功功率。

发明内容

本实用新型的主要目的在于提供一种柔性电动机驱动系统，以解决现有技术中的电动机驱动系统运行功率因数低、系统运行效率低、网损大的问题。下面以油田生产过程中使用的电动机进行分析说明。

根据对油田生产过程的调研和技术性的分析，对于游梁式抽油机电动机的监控、测试得出了普遍结论，大多数电动机在生产运行过程中的功率因数都很低。以Y1J0-3-37HB型号的游梁式抽油机为例，配装型号为Y280S-8的电动机，额定功率为37kW。运行过程中测量功率因数主要维持在0.268，在以下计算过程中近似值为0.3，上限值接近于0.5。

1、理论功率计算以及电动机的选择

这里用I_s表示电动机的额定电流，用U_L表示电动机的相电压，因此电动机的视在功率S可以表示为：

S＝3I_sU_L(1)

根据《电动机及控制实用技术手册》附表2-6，37kW的电动机额定电流为I_s＝70A，相电压U_L＝220V，则37kW的电动机的视在功率计算结果为46.2kW。根据计算得到的电动机的视在功率S可以计算该电动机的有功功率P，有效有功功率W，无功功率Q。

这里用μ表示电动机的电机效率，cosφ表示电动机的功率因数，则该电动机的有功功率P，无功功率Q，有效有功功率W可以表示为：

P＝S cosφ(2)

W＝μS cosφ(4)