一、现状
目前油田采油普遍使用的抽油机为磕头机（又称游梁式抽油机）它
是由驴头、游梁、支架、减速机、摇臂、连杆、机座和异步电动机等组
成。抽油机用异步电机正常运行时负荷率很低,一般在 20%左右,负荷率高
的也不过 30%左右。异步电机在低负荷率运行时功率因数低,效率低,电能
浪费大。抽油机是油田耗能大户，用电量约占油田总用电量的 40％，其
系统效率很低，据调查一般不足 30％，有一些甚至在 5％以下。 资料统计，抽油机的运行效率特别低，在我国平均效率为 25.96％，也就
是说整个系统工作过程中有 70％以上的能量做了无用功，造成油井开采
的电费成本居高不下，能源浪费十分严重，因此，抽油机的节能潜力非
常可观。
二、改造方案
根据目前传统磕头机驱动系统现状，我们推出了异步电机永磁化改
造方案。即用变频器+永磁同步电动机的传动方式替代传统的异步电机，
但仍保留皮带和减速机等机构。
三、优势
1、系统效率可提高 5-10 个百分点。
传统异步电机的气隙磁场是由定子电流产生的，由于这部分电流的
存在使电动机的效率和功率因数变低。永磁同步电动机气隙磁场不再由
定子电流建立，而是由高效的永磁体形成，使得永磁同步电动机的效率
比异步电机高 5-10 个百分点。低速轻载时，异步电机的效率和功率因数
更低，而永磁同步电动机在低速和轻载时依然保持很高的效率和功率因
数。
2、永磁同步电机起动转矩大，起动平稳无冲击，可实现无级调速。
永磁电动机起动转矩倍数可达额定转矩的 2.5 倍以上。起动平稳，
无冲击，设备损坏率极低。根据油井要求可实现无级调速，系统低速性
能好。
3、节省无功补偿设备的购置及维护费用。
抽油机用永磁同步电动机在任何负载下的功率因数均能达到 0.9 以
上，可以大大减小从电网吸收无功，节省无功补偿设备的购置及维护费
用，改善了电网质量。
4、改造简单易行，成本低，可马上实现节能收益。
改造只需用永磁同步电动机替代异步电机，同时增加变频器即可，
改造简单易行，改造成本低。
5、利用国家政策优势。
永磁电机符合国家大力发展节能环保产业的产业政策，对于推动循
环经济和低碳经济发展具有重要的现实意义。辽宁是以装备制造业为特
色的老工业基地，通过用先进技术改进传统装备，可提升产品技术含量
和竞争力，促进产业的可持续发展。
四、永磁电机成本
永磁电机的成本与异步电机相比，一般需增加 30%左右，增加的成本
一般可在 1-2 年内利用节省的电费回收。
五、永磁电机可靠性
永磁同步电动机具有高效节能，结构可靠，绿色环保的特点，在电
梯、电动汽车、油田、注塑机、机床、军舰潜艇、轨道交通等行业已经
大量使用。
据电梯协会统计，截止到 2018 年在电梯上使用的永磁同步电动机已
超过 500 万台。截止到 2018 年中国电动汽车保有量有 261 万辆，国家计
划 2020 年电动车在大城市的拥有率达到 500 万辆。我国的电动车电机绝
大部分采用的是永磁同步电动机，可见永磁同步电动机在汽车上应用是
绝对可靠的。汽车的运行工况远比油田磕头机恶劣，所以永磁电机用于
油田磕头机是绝对没问题的。
永磁电机在大庆油田，盘锦油田，胜利油田，大港油田等均有应用，
据了解在大庆油田有的永磁电机已运行超过 15 年。
国内外的军舰和潜艇上，兆瓦级的永磁同步电动机均在服役使用，
包括高铁等轨道交通也在大量使用永磁同步电动机，这进一步说明了永
磁电机的可靠性很高，也说明了永磁电机是未来的发展趋势。
六、小结
传统磕头机驱动系统永磁化方案，具有高效节能，可靠性高，起动 转矩大，起动平稳无冲击等优点。同时，可节省无功补偿设备的购置及 维护费用。方案改造简单易行，改造费用低，可马上实现节能收益。
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