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摘要：潜油电机在不同负载下具有不同的效率，通过空载试验和负载试验可确定一条效率——负载率曲线。由该曲线可确定电机在不同负载下的运行效率。在选井选泵时可应用该曲线兼顾系统的安全系数和投资运行费用。
关键词：潜油电泵机组 空载试验 负载试验 负载率曲线 运行效率
潜油电泵机组在配套时为了保证一定的安全系数往往选用稍大的潜油电机。生产单位技术人员选择电机时一般以安全系数为重点，经营和销售人员一般以成本考虑为第一位。传统的经验认为过大的功率配置即“大马拉小车”会造成电能的浪费，本文拟从潜油电机不同负载率下的效率计算进行潜油电泵电机的科学的功率匹配。
1.潜油电机功率的选择
但为了保证安全性，技术人员一般加大20%的安全系数甚至更高，过大的功率不仅造成电机成本的增加，而且连带变压器、控制柜整体成本大量的增加，变压器、变频器容量的选择为≥1.732×电机功率。
2.潜油电机负载率的计算
2.1.电机效率与电机负载率
首先必须明确的是两个概念：电机效率和电机负载率。电机效率是指电机输入能量和输出能量的比值。即P2/P1。对电动机（包括潜油电机）来讲就是输出的机械轴功率（在英文的资料上一般称为Horse Power）与输入电功率（外文资料一般称为kilowatt）的比值。这里必须强调的是在国家标准单位制中二者的单位虽然都是千瓦，但其物理意义是截然不同的，也是在使用中必须加以严格区分的。尤其是在为国外电泵机组配套的资料中必须严格区分。电机负载率是指电机负载功率与额定负载功率的比值。显然负载率为1时即表示电机的额定状态，为0时即表示电机的空载状态。不同的负载率对应于不同的电机效率。这样形成一个函数关系η=f（K）。其中k∈[0，1]。
2.2.不同负载率下电机效率的计算。
对潜油电机而言由空载试验和负载试验可得出电机的P0值确定A；由带泵负载可以得出PrN的值确定B。就可以绘制出电机的效率––负载率关系曲线η=f（K）了。
3.效率——负载率关系曲线的应用
通过对异步电机的计算发现电机的效率最高点有时并不是出现在额定负载点时，并且在电机负载率小于1的一段范围以内电机的效率变化并不大，这就为潜油电泵系统中电机的优化选择提供了一定的范围。以YQY116––43kW/950V电机为例：该电机空载损耗大约5kW，额定状态时定子铜耗为4.4kW、转子铜耗5.51kW、杂散损耗0.22kW。通过上面的公式计算得A=0.1152、B=0.2234。因此：
将不同负载率带入公式得到其效率––负载率曲线如下图所示：
通过上表不难看出，该电机效率的最高点并不是在额定负载时，而是在负载率为0.7左右时之间。并且在负载率在0.5～1之间变化时其效率变化小于1.3%，在这一范围内可以说电机的效率保持相对的稳定。
所以对于潜油电泵系统来讲。效率——负载率关系曲线应用主要可应用在以下几个方面：
3.1.选井选泵。
在一般情况下如何既保证系统的安全系数，又保证系统在高效区运行是潜油电泵系统选井选泵程序的最根本要求。在已经确定所使用的离心泵之后确定电机功率必须要考虑以下几方面的因素：（1）分离器、保护器和其他可能消耗功率的设备所需要的功率 ；（2）保证泵在发生异常情况时所需要的过载功率；如不同含水率时的原油粘度变化而引起泵功率的增加；（3）系统安全系数。这样对于不同的电机，通过计算负载率——效率曲线就可掌握电机的高效运行范围。按照一般的经验对于井况稳定的油井可选用比较小的安全系数（即选择功率相差不大的电机）以降低系统的投资费用。对于井况相对复杂的油井也可在电机的选择时兼顾系统经济运行的同时选择尽量大的安全系数。
3.2.潜油电泵井的工作状况判断。
在潜油电泵运行过程中由于井况的变化和发生的一些设备故障可能使电机的工作点发生变化，反映在现场一般是电机电流的变化。技术人员一般只凭经验作出判断。现场施工和日常管理中如何对这些变化作出定量的分析从而进一步提出定性的结论是潜油电泵井应用中目前还没有解决的一个问题。解决这一问题的最根本途径是通过综合电机学和电工方面的理论计算方法，最好是建立一个比较完整的数学模型，目前还没有文献或者报道提出类似的问题和解决方法。但是潜油电机的效率——负载率曲线对于现场的判断可以提供一定的帮助。
4.结论和建议
通过对潜油电机负载率的计算可以看出较大的功率配置并不会造成电能的浪费。
4.1.对于常规油井，潜油电机功率配置以120%-130%较为
合适，因为电流过载值一般设定为额定电流的120%。
4.2.对于稠油井，要进行黏度系数的校正，然后再以
120%-130%配置较为合适。
4.3.功率的选择也不是越大越好，一是不能超过泵轴的最大制动功率否则会引起断轴（塔河十二区的超稠油区块有一段时间大幅度提高电机功率往往一过载即易发生断轴现象一部分是这个原因），二是超出合理区间就会造成电能的浪费。
关键词：潜油电泵机组 空载试验 负载试验 负载率曲线 运行效率
潜油电泵机组在配套时为了保证一定的安全系数往往选用稍大的潜油电机。生产单位技术人员选择电机时一般以安全系数为重点，经营和销售人员一般以成本考虑为第一位。传统的经验认为过大的功率配置即“大马拉小车”会造成电能的浪费，本文拟从潜油电机不同负载率下的效率计算进行潜油电泵电机的科学的功率匹配。
1.潜油电机功率的选择
但为了保证安全性，技术人员一般加大20%的安全系数甚至更高，过大的功率不仅造成电机成本的增加，而且连带变压器、控制柜整体成本大量的增加，变压器、变频器容量的选择为≥1.732×电机功率。
2.潜油电机负载率的计算
2.1.电机效率与电机负载率
首先必须明确的是两个概念：电机效率和电机负载率。电机效率是指电机输入能量和输出能量的比值。即P2/P1。对电动机（包括潜油电机）来讲就是输出的机械轴功率（在英文的资料上一般称为Horse Power）与输入电功率（外文资料一般称为kilowatt）的比值。这里必须强调的是在国家标准单位制中二者的单位虽然都是千瓦，但其物理意义是截然不同的，也是在使用中必须加以严格区分的。尤其是在为国外电泵机组配套的资料中必须严格区分。电机负载率是指电机负载功率与额定负载功率的比值。显然负载率为1时即表示电机的额定状态，为0时即表示电机的空载状态。不同的负载率对应于不同的电机效率。这样形成一个函数关系η=f（K）。其中k∈[0，1]。
2.2.不同负载率下电机效率的计算。
对潜油电机而言由空载试验和负载试验可得出电机的P0值确定A；由带泵负载可以得出PrN的值确定B。就可以绘制出电机的效率––负载率关系曲线η=f（K）了。
3.效率——负载率关系曲线的应用
通过对异步电机的计算发现电机的效率最高点有时并不是出现在额定负载点时，并且在电机负载率小于1的一段范围以内电机的效率变化并不大，这就为潜油电泵系统中电机的优化选择提供了一定的范围。以YQY116––43kW/950V电机为例：该电机空载损耗大约5kW，额定状态时定子铜耗为4.4kW、转子铜耗5.51kW、杂散损耗0.22kW。通过上面的公式计算得A=0.1152、B=0.2234。因此：
将不同负载率带入公式得到其效率––负载率曲线如下图所示：
通过上表不难看出，该电机效率的最高点并不是在额定负载时，而是在负载率为0.7左右时之间。并且在负载率在0.5～1之间变化时其效率变化小于1.3%，在这一范围内可以说电机的效率保持相对的稳定。
所以对于潜油电泵系统来讲。效率——负载率关系曲线应用主要可应用在以下几个方面：
3.1.选井选泵。
在一般情况下如何既保证系统的安全系数，又保证系统在高效区运行是潜油电泵系统选井选泵程序的最根本要求。在已经确定所使用的离心泵之后确定电机功率必须要考虑以下几方面的因素：（1）分离器、保护器和其他可能消耗功率的设备所需要的功率 ；（2）保证泵在发生异常情况时所需要的过载功率；如不同含水率时的原油粘度变化而引起泵功率的增加；（3）系统安全系数。这样对于不同的电机，通过计算负载率——效率曲线就可掌握电机的高效运行范围。按照一般的经验对于井况稳定的油井可选用比较小的安全系数（即选择功率相差不大的电机）以降低系统的投资费用。对于井况相对复杂的油井也可在电机的选择时兼顾系统经济运行的同时选择尽量大的安全系数。
3.2.潜油电泵井的工作状况判断。
在潜油电泵运行过程中由于井况的变化和发生的一些设备故障可能使电机的工作点发生变化，反映在现场一般是电机电流的变化。技术人员一般只凭经验作出判断。现场施工和日常管理中如何对这些变化作出定量的分析从而进一步提出定性的结论是潜油电泵井应用中目前还没有解决的一个问题。解决这一问题的最根本途径是通过综合电机学和电工方面的理论计算方法，最好是建立一个比较完整的数学模型，目前还没有文献或者报道提出类似的问题和解决方法。但是潜油电机的效率——负载率曲线对于现场的判断可以提供一定的帮助。
4.结论和建议
通过对潜油电机负载率的计算可以看出较大的功率配置并不会造成电能的浪费。
4.1.对于常规油井，潜油电机功率配置以120%-130%较为
合适，因为电流过载值一般设定为额定电流的120%。
4.2.对于稠油井，要进行黏度系数的校正，然后再以
120%-130%配置较为合适。
4.3.功率的选择也不是越大越好，一是不能超过泵轴的最大制动功率否则会引起断轴（塔河十二区的超稠油区块有一段时间大幅度提高电机功率往往一过载即易发生断轴现象一部分是这个原因），二是超出合理区间就会造成电能的浪费。