文档介绍：石油钻井设备大功率电动机升压改造分析
石油钻井设备大功率电动机升压改造分析
摘要:在石油钻井行业中,作为工程机械驱动,交流异步电动机发挥着重要的作用,而交流驱动系统中的升压改造,会给钻井生产过程中整个电机的投入使用带来很大的意义。以石油钻井平台使用较多的三相交流异步电动机为例,分析其升压改造的实施和优化,包括理论改压计算、相关技术问题和电机能量损耗分析。
关键词:交流异步电动机升压改造铜损铁损
1、前言
交流异步电动机作为工程机械驱动,我们常常考虑由不同容量的电动机和不同容量的交流变压器组合来达到传动系统的容量,如果将交流驱动系统进行升压改造,会给整个电机成本选取带来很大的优点。文章以石油钻井平台使用较多的离心机主驱动电机为例,通过其升压改造的实施和优化,既能实现升压节能,又使改造投资得到有效控制。
2、升压改造工作环境
目前,在钻井平台中所使用的柴油发电机大多是输出电压600V的交流发电机,然而作为驱动电机,三相交流异步电动机是目前钻井行业使用比较多且有一定代表性的通用电机。而且在石油钻井行业中,额定使用电压380V的异步电动机更为普遍,这就存在发电机和电动机在使用过程中,必须通过变压器变压,再通过电网输送到电机进行工作。在企业纷纷改进钻井设备以提高生产时效,原来选配的380V电机与600V柴油发电机供电电压不匹配的矛盾也日益呈现。
本文在此以钻井设备中使用比较频繁的离心机主驱动电机,型号为YVF225S—4/37KW异步电机的升压节能改造为例。若将其直接接在600V的电源上,,磁势出现过饱和,电动机不能正常运行。从节约原则出发,在不更换原绕组的情况下,电压升高后,维持定于绕组在升压前后所承受的电压不变。在调速比小,总调速范围不变的情况下,恒压恒功调速无法达到电机要求的体积和额定转矩时,我们增加升压恒功工作区间,在低电压点满足额定转矩要求,从而达到工程使用要求。
3、理论改压计算及技术分析
经核算,要将该380V电机升压改造为600V等级,并使其电机额定功率、转速、效率等性能保持基本不变或者更优,仅靠改接绕组接线方式是办不到的,必须进行定子绕组重新绕线。重绕的原则是保持电流密度和每匝电压基本不变,从而使电机气隙磁密和热负荷基本不变。在电机机数,接线方式,并联络数不变的条件下,应保持电源电压与绕组匝数成正比,与导线截面积成反比。由于保持每匝电压不变,电机定子绕组改压后,转子绕组可不用改动。
根据电机原理,当电机高压改低压时,由于电机槽内绝缘要变薄,有条件增大导线的截面积,也即提高了槽满率,这样就可降低铜损,提高了电机的效率;但当电机低压改高压时,由于电机槽内绝缘加多,迫使导线截面积减少,易导致电机功率内绝缘加多,迫使导线面积减少,易导致电机功率容量降低。为了尽量保持电机原有功率容量,就要采用较薄的,耐温等级较高的新型绝缘材料,同时还要考虑结构方面影响。
4、电机能量损耗分析及改造

交流电动机的能量损耗包括可变损耗,不变损耗和杂散损耗三部分。可变损耗:它使随负荷变化的损耗,主要包括电动机定子绕组及接线的电阻损耗;转子电阻损耗和绕线式电动机的电刷损耗。不变损耗:它是电动机的固定损耗,与负荷变化无关。主要包括铁芯损耗和电动机旋转所引起