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大功率交流稀土永磁节能电机

【技术开发单位】中国航天科技集团公司六院西安航天远征流体控制股份有限公司

【技术简介】我国是一个石油开采大国。机械采油作为常规的人工举升方式在油田生产中占有举足轻重的地位。其拖动装置—电机, 就成了原油生产中必不可少的装置, 随之而来的就是电能的巨大需求。目前,抽油机是应用最普遍的石油开采机械之一,也是油田耗电大户。大部分油田要靠注水压油入井, 再用抽油机把油从地层中提升上来,以水换油或者以电换油是我国油田的现状。与抽油机相匹配的是油田常用的三相异步电动机,在理想情况下的效率为90%左右,目前大多功率因数小于0.4,负载率不足40%,浪费电力严重。既要把地下的原油顺利开采出来, 同时又要尽可能地节约电力资源, 就成了我们所关心的重要问题。

远征公司生产的大功率交流稀土永磁节能电机利用最新最成熟的电机拖动技术,适用于抽油机的新型拖动系统,是抽油机优化动力配置的最佳选择,其功率小、体积小、重量轻,实现了真正意义上的完全节能,改善抽油机运行工况,缓解对电网的冲击,提高采油机整机效率。稀土永磁电机是利用稀土特有性能长久保持电机磁性以达到节能效果的“绿色电机”,各种不同的稀土永磁电机节电率可达5%-40%。应用范围遍及航空航天、国防、装备制造、工农业生产和日常生活各个领域。

远征公司大功率交流稀土永磁节能电机的交流伺服系统主要由交流伺服电机、编码器及伺服控制器组成,其中控制器里主要包括主控板、功率板及电源板,系统的核心是主控板单片机内的控制程序,控制程序实现了整个交流伺服系统的控制工作。本系统采用的控制策略为矢量控制。系统控制程序每间隔一段时间完成三相电流值的采样,并通过PID、矢量控制等算法计算给出电机的三相电压值,最后采用PWM (脉宽调制)技术将三相电压分配给交流伺服电机,实现了交流伺服控制。

【技术特点】西安航天远征流体控制股份有限公司以中国航天科技集团公司特种技术支撑,将航天液体火箭发动机的流体技术、特种制造技术、系统控制技术转化民用产业,成功实现了我国航天高科技成果向民用产业的转化。大功率交流稀土永磁节能电机是远征公司最新研制成功的高科技产品,是航天科技与特种电机的完美结合,它将航天技术与国际稀土永磁电机设计方法相结合,推动了交流伺服电机从航天领域到工业加工领域民用化进程,拓展了特种电机的适用范围。

远征公司采用大功率交流稀土永磁节能电机磁路计算,大功率交流稀土永磁节能电机转子永磁磁钢的安装工艺,建立抽油机负载数学模型,针对此模型设计控制系统专用控制算法等关键技术设计的大功率稀土永磁电机在满足应用性能的前提下,具有最大程度的节能效果。

稀土永磁电机在信息产业、机电一体化、汽车、摩托车、冶金山设备、风机、水泵、油田设备、纺织机械、家用电器等领域有着广泛应用。稀土永磁电机高效节能,平均节电率高达10%,某些专用电机节电率高达15%~20%,且价格合理。我国开发的高效节能稀土永磁电动机,在力能指标及价格方面,国外高效电机不能与之相比,在国际市场有极强的竞争力。

【技术指标】本项目产品采用的关键技术:

(1)大功率交流稀土永磁节能电机磁路计算。

(2)大功率交流稀土永磁节能电机转子永磁磁钢的安装工艺。

(3)建立抽油机负载数学模型,针对此模型设计控制系统专用控制算法,从而使在满足应用性能的前提下,具有最大程度的节能效果。

本项目产品的主要创新点:

(1)调速操作简便

 可实现连续、稳定的调速功能,满足抽油机调整冲次的要求。

(2)降低作业强度 

调速操作简便,大大降低了现场工人的作业强度。

(3)延长设备使用寿命

实现了驱动特性与机械负载特性的最佳匹配,延长设备使用寿命。           

(4)节能效果显著   

根据实际应用统计数据计算,伺服系统较原驱动方式具有显著的节电效果,对于高产油井即抽油机负载越大、冲次频率越低,节电效果越明显。

(5)智能化操作

实现了全数字化伺服控制,可将油井各类生产参数无线传输至生产监控中心。

(6)完善的保护功能

具有过流、过压、欠压、超温、缺相、过载、失载等保护功能。

【技术水平】国际先进

【可应用领域和范围】石油开采、航空航天、国防、装备制造、工农业生产等。

【专利状态】已取得专利2项

【技术状态】小批量生产阶段

【合作方式】技术服务、产品销售

【投入需求】5300万元

【转化周期】2年

【预期效益】我公司利用最新最成熟的电机拖动技术生产的大功率交流稀土永磁节能电机,实现了真正意义上的完全节能。本项目的建设能够大力推广应用先进的节能设备,降低吨油耗电量,对企业营造低成本、高效益的发展格局产生重要意义。

本项目正常运营后,年平均营业收入13613万元,年平均总成本费用为10368万元,年平均利润总额3130万元,年平均上缴所得税为783万元,年平均净利润为2348万元,年平均增值税953万元,年平均营业税金及附加114万元。


    【联系方式】刘晓光  029-85614001/13772532920