API TR 11L6 CHINESE-2008 Technical Report on Electric Motor Prime Mover for Beam Pumping Unit Service (Second Edition)《横梁式抽油机用电动机原动力的技术报告》.pdf

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1、 游梁式抽油机用电动机技术报告 上游段 API TECHNICAL REPORT 11L6 第 2 版， 2008 年 5 月 石油工业标准化研究所翻译出版 Technical Report on Electric Motor Prime Mover for Beam Pumping Unit Service Upstream Segment API TECHNICAL REPORT 11L6 SECOND EDITION, MAY 2008 石油工业标准化研究所翻译出版API 标准翻译出版委员会 主 任：杨 果 副主任：高圣平 万战翔 付 伟 邢 公 孙德刚 委 员：（按姓氏拼音为序） 陈俊

2、峰 陈效红 崔 毅 杜德林 范亚民 方 伟 韩义萍 刘万赋 刘雪梅 马开华 秦长毅 单宏祥 王 辉 王 慧 王敏谦 王 欣 夏咏华 杨小珊 张 斌 张虎林 张 玉 张玉荣 赵淑兰 周 宇 朱 斌 邹连阳 主 编：高圣平 副主编：杜德林 本标准由 石油工业标准化研究所组织翻译、出版和发行。 本标准翻译单位：渤海石油装备承德石油机械有限公司 本标准翻译责任人：赵允文 本标准校对责任人：刘长跃 本标准译文难免有不妥之处，欢迎各位读者批评指正。 API 授权声明 本标准由美国石油学会（ API）授权许可，由石油工业标准化研究所（ PSRI）组织翻译。本翻译版本不代替、不取代英文版本，英文版本仍具有法律

3、效力。API 对翻译工作中出现的错误、偏差、误解均不承担任何责任。在未经 API 书面许可的情况下，不得将译文进行再翻译或复制。 AUTHORIZ D BY API EThis standard has been translated by Petroleum Standardization Research Institute （PSRI ） with the permission of the American Petroleum Institute （API）. This translated version shall not replace nor supersede the Eng

4、lish language version which remains the official version. API shall not be responsible for any errors, discrepancies or misinterpretations arising from this translation. No additional translation or reproduction may be made of the standard without the prior written consent of API. 特别说明 API 出版物只能针对一些

5、共性问题。有关特殊问题，宜查阅地方、州和联邦的法律法规。 API 或 API 的任何雇员、分包商、顾问、委员会或其他受托人，均不担保也不承诺（无论明指还是暗示）本标准中所包含的信息准确性、完整性和适用性，对于本标准中所披露的任何信息的使用及其后果，也不承担任何义务和责任。API 或 API 的任何雇员、分包商、顾问或其他受托人，也不承诺本标准的使用不会侵犯其他人的专有权利。 区域分类会依地域、条件、装备和其他情况发生变化，使用该技术报告的用户应与有裁决权的有关当局协商。 该技术报告的使用者不应完全依赖本文件所包含的信息。应将从业人员的经验信息包含在内，从商务、科学、工程、和安全上做出正确的判断

6、。 任何愿意使用 API 出版物的人都可以任意使用。API 已经尽了一切努力来保证这些出版物中所含数据的准确性与可靠性；然而，关于本标准 API 不做任何承诺、担保或保证，在此明确声明，由于使用本标准而造成的任何损失，或者因本标准与当地法规有冲突而造成违法，API 将不承担任何义务和责任。 出版 API 标准是为了使公众能够更方便地获取已经证实的、良好的工程与操作惯例。但至于何时何地应当使用这些出版物，仍需要用户依据自身的实践经验而做出明智的判断。API 标准的制定和出版，无意以任何方式限制任何人使用任何其他操作惯例。 任何按照 API 标准的会标使用要求标志其设备和材料的制造商，对于其产品符

7、合相关 API 标准，负有全部责任。 API 不承诺、担保或保证这些产品实际上确实符合该项 API 标准。 版权所有，违者必究。在没有得到出版商的书面批准之前，任何人都不允许在检索系统中复制和 保存本文件中的任何内容或者采用电子、机械、复印、录像或者其他方式传播本文件中的任何内容。 请联系出版商美国石油学会出版业务部，地址：1220 L Street, NW, Washington, DC 20005。 版权 2008美国石油学会 前 言 本出版物版在 API 第 11 分技术委员会“现场作业设备”管辖之下，该分委会归属于 API 标准化执行委员会（简称 ECS）。 API 技术报告的出版是作

8、为对 API 其他文件的补充，例如标准、推荐作法和规范。用于标准设备和材料采购。这些技术报告并非旨在排除更加合理的工程需求，也不禁止任何人以任何方式购买或生产符合其他规范或标准的产品。 API 出版物中的任何内容，都不能解释为（以暗示或其他方式）赋予任何人制造、销售或使用专利权所涵盖的任何方法、仪器或产品的权力；也不能解释为担保任何人侵犯专利权而不承担责任。 欢迎用户提出修订建议，这类建议应提交给 API 标准和出版部，地址是：1220 L Street, N.W., Washington, D.C. 20005，或发送电子邮件至： standardsapi.org。 目 次 1 范围 1 2

9、 规范性引用文件 1 3 术语和定义 . 1 4 基本设计 . 1 4.1 概述 . 1 4.2 其他电气设计考虑 . 4 4.3 其他机械设计考虑 . 4 5 试验 6 5.1 电动机试验要求 . 6 附录 A 电机数据表 . 9 附录 B 电动机性能数据要求格式 11 参考文献 13 表 1 标准电机设计要求 2 1 游梁式抽油机用电动机技术报告 1 范围 本技术报告适用于游梁式抽油机用多相鼠笼式感应电动机（功率范围在 200 HP 及以下）。该技术报告包含了一个用户电动机数据表（附件 A）和一个电动机性能数据要求格式（附录 B）。为调速电动机在固态或变频/ 变压等其他类型电源下运行，需要

10、单独考虑提供满意的性能，不包含在本技术报告范围之内。 2 规范性引用文件 下列引用文件是应用该技术报告必不可少的。对于有标注日期的引用文件，只适用于被引用的版本。对于未标注日期的引用文件，适用于最新版本的引用文件（包括任何修改）。 ABMA-911,球轴承额定负荷和疲劳寿命 ABMA-11，滚柱轴承额定负荷和疲劳寿命 ASTM B1172，盐雾试验的标准试验方法 IEEE Std 1003电工和电子术语辞典 IEEE Std 112 多相感应电动机和发电机的试验方法 IEEE Std 841-1986化学工业严酷工况下使用的 600 V 及以下鼠笼型感应电动机推荐作法 NEMA 12.34.1

11、4损耗分离和负载杂散损耗校正 NEMA MG 15电动机和发电机 NEMA MG 13-1984 交流整马力感应电动机的机座号 NEMA MG 13-1956 交流整马力感应电动机的机座号（ U 型机座） NFPA 706国家电气规范 3 术语和定义 本文件中关于技术术语的定义见 IEEE Std 100。 4 基本设计 4.1 概述 1美国轴承制造业协会，地址： 2025 M Street, N.W., Suite 800, Washington, D.C. 20036 ，网址：www.abma-dc.org。 2美国材料与试验协会，地址：100 Barr Harbor Drive, Wes

12、t Conshohocken, Pennsylvania 19428 ，网址：www.astm.org。 3电机工程协会，地址：445 Hoes Lane, Piscataway, New Jersey 08854 ，网址： www.ieee.org。 4美国全国电子批发商协会，地址：100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, Pennsylvania 19428 ，网址：www.astm.org。 5国际电气制造业协会，地址： 1300 North 17th Street, Suite 1752, Rosslyn, Virginia 22209，网址：

13、 www.nema.org。 6国家防火协会，地址：1 Batterymarch Park, Quincy, Massachusetts 02169-7471 ，网址： www.nfpa.org。 2 API TECHNICAL REPORT 11L6 4.1.1 标准电机技术报告 按本技术报告标准电动机设计应满足表 1 的最低要求。括号内的其他选项是可用的，本文档提供了简要解释。这些选项必须在数据表中予以标明。 表 1 标准电机设计要求 项目 数值 参考章节 额定功率 由用户指定，200 HP （150 kW ）* 及以下 4.1.3 同步转速 1200 转/ 分，（900 ）* （ 100

14、0） * 4.1.4 电压 460/796 （ 460）* （380）* 4.1.5 频率 60 Hz（50 Hz ）* 4.1.5 相数 3 4.1.5 防护型式 开式防滴型 ODP，（全封闭风冷 TEFC）* 4.1.6 NEMA 设计 D（超高转差率）* 4.1.7 机座 T（U ）* 4.1.8 机座材料 铸铁（其他材料） 4.1.9 绝缘 F级，（F 级囊封，H ）* 4.1.10 使用系数 1.15 （1.0 超高转差率） 4.1.10 安装方式 F2 4.1.11 引出线 6（3 ，9 ， 12） * 4.1.12 轴承寿命 L-10 级 最少 26 280 小时 4.1.13

15、*其他 API 可接受的数值 除非另有规定，电机的电气性能和特点应符合 NEMA MG 1 的规定。 4.1.2 工作条件 符合本技术报告的电动机，应适合在以下或用户数据表规定的条件下（参阅附录 A）额定满负荷运行。 环境温度范围 25到 40（13 到 104） ； 最大海拔高度 1000 m（3300 ft ）； 户外严酷环境包括沙尘或大雪、腐蚀性大气、高湿度环境和周期性载荷； 全电压直接启动； 皮带传动负载； 如 4.2.1 供电电源变化。 4.1.3 额定功率 本技术报告适用的电动机，是基于连续工作制下的额定功率，以马力 HP 或者千瓦 kW 为单位。 游梁式抽油机用电动机技术报告 3

16、 4.1.4 同步转速 60 赫兹时，同步转速为 1200 转/ 分，或由附录的数据表（参阅附录 A）规定的数值。本技术报告覆盖的电动机的同步转速为 900 转/ 分或 1000 转/ 分。 4.1.5 额定电压、频率和相数 额定电压应为交流 460/796 或者 460 V、 60 Hz、三相、或 380 V、 50 Hz、三相。50 Hz 时的同步转速为 1000 转/ 分。 4.1.6 电动机防护型式 电动机防护型式应为适合无分类区域的开式防滴型或全封闭风冷型。电动机最低应满足 NEMA MG 1所规定的开式防滴型或全封闭风冷防护等级的防护规范。 4.1.7 NEMA 电动机设计和起动特

17、性 电动机应符合 NEMA MG 1 规定的具有 5%到 8%的转差率的 NEMA 设计 D，或超高转差率设计。电动机在 NEMA MG 1 规定的条件下应具有加载起动能力。 4.1.8 机座配置 依照本技术报告提供的电动机，至少应按 NEMA MG 13-1984 配置 T 型电动机机座， 或按 NEMA MG 13-1956 配置 U 型电动机机座。 4.1.9 机座材料 对于使用铸铁或者其他材料，电动机制造商应明确电动机机座、护罩和其他构件的材料、 ，进 行防腐处理和防腐试验。 4.1.10 绝缘系统（使用系数和温升） 绝缘等级最低应是 NEMA MG 1 定义的 F 级。 在额定电压、

18、额定频率和额定负载下工作时， 依照 IEEE 112 标准用电阻法测得的温升，F 级绝缘不应超过 80，F 级囊封绝缘应不超过 90， H 级绝缘应不超过 125。标准电动机的使用系数应为 1.15。超高转差率电动机使用系数为 1.0，不超过 IEEE 112 标准规定的绝缘系统的允许温升。 4.1.11 安装 依照 NEMA F-2 结构类型，电动机出线盒应位于面对电动机轴伸端的右侧。 4 API TECHNICAL REPORT 11L6 4.1.12 电动机引出线 电动机引出线首选六根。由于电压和转矩变化，用户可指定选择 3、 9 或 12 根引出线。 4.1.13 轴承寿命 按照 AB

19、MA-9 和 ABMA-11 的标准，轴承应选择提供 L-10 级，额定寿命至少为 26 280 小时（连续 3年）。轴承寿命应基于 NEMA MG 1 皮带传动的外部载荷应用极限以及制造商定义的内部载荷计算。大于286T 机座号的电动机应提供可重新添加润滑脂的轴承。 4.2 其他电气设计考虑 4.2.1 电源变化 4.2.1.1 在下列电压或频率不超过以下条件下，电动机应能在额定负载下连续运行。 a） 在额定频率下，电压变化不超过额定电压的10% ； b） 在额定电压下，频率变化不超过额定频率的5% ； c） 若频率变化不超过额定值的5% ，电压和频率综合变化不超过其额定值的 10%。（绝对

20、值之和）。 4.2.1.2 当电动机端电压不平衡，小于或等于根据 NEMA MG 1 计算值的 1%时，电动机应能在额定负荷和频率下连续运行。 4.2.1.3 当数据表中的海拔高度或环境温度不是 4.1.2所规定值时，电动机出力将依照 NEMA MG 1降低。 4.2.2 所有电动机应有防潮的绝缘系统，包括引出线和连接。可以指定囊封绕组。线圈端部应牢固，防止在游梁式抽油机周期载荷和固有振动条件下启动、运行而造成绝缘开裂和疲劳破坏。 4.2.3 电动机绝缘系统应能承受 4.1.2 所列严酷工况环境。即使最低等级的绝缘系统也必须通过 ASTM B117 所规定的盐雾试验。 4.2.4 电动机接线盒

21、中的引出线应采用铜导线，引出线端头应有永久性的识别标志。 4.3 其他机械设计考虑 4.3.1 轴承和润滑 4.3.1.1 可重新润滑型轴承应不需对电动机进行任何拆卸即可重新注油，废旧的润滑脂应有排除的通道和出口，通道的进口和出口都应装有可拆卸的丝堵。 游梁式抽油机用电动机技术报告 5 4.3.1.2 可重新润滑轴承所使用的润滑脂应与 4.1.2 所规定的运行条件相兼容。制造商推荐的润滑脂型号应在电动机随机的维护和操作说明书中注明。 4.3.1.3 在额定负荷皮带传动条件下，轴承的温升不应超过 60。 4.3.2 转子和转子鼠笼 转子鼠笼结构应由铜、铝、镁或它们的合金制成。转子应具有永久性防腐

22、涂层。电机轴伸部分应有在运输和长期存储期间防止并可清除锈蚀的保护涂层。 4.3.3 外壳和机座 4.3.3.1 运输重量超过 30 磅的电动机应在机座上设有起吊凸缘、螺纹吊环或其他适合起吊的装置。 4.3.3.2 应提供定位销、榫接或类似结构，以便易于正确定位重新装配机座上的各个部件。如端盖与机座、轴承小盖与轴承室等。 4.3.3.3 对全封闭风冷电动机，在电机外壳最低部位应设置直径为 3/16 英寸光孔，以便排放冷凝水。孔径超过 3/16 英寸应配置带螺纹的丝堵或自动排水装置。 4.3.4 涂漆要求 4.3.4.1 应为数据表中（见附录 A）制造商标准喷漆颜色。 4.3.5 附件 4.3.5

23、.1 电动机的铭牌、附加标牌和接线图表应由不锈钢制成，位于电动机出线盒的同一侧上方。铭牌上应依照 NEC 430-7（ a）、（b ）、NEMA MG 1.37-40 和本规范永久性标志出以下数据： 制造商名称； 额定电压和满负荷电流； 双电压电动机用“/ ”分开不同电压、电流值； 额定频率和相数； 满负荷时额定转速； 额定温升或绝缘系统等级，额定环境温度； 工作制定额； 额定功率 （马力）； 堵转（容量）标识字母； 依照 NFPA 70 NEC 国家电气规范 430-32（a ）（ 2）或（ c）（2 ），电动机绕组内装置有温度检测器时，应标记“热保护”； 6 API TECHNICAL R

24、EPORT 11L6 制造商型号或系列号； 机座类型和名称； NEMA 设计字母； 使用系数； 防护型式； 驱动端轴承； 非驱动端轴承； 电动机每一种电压下的端子接线图； 生产日期或日期代码。 4.3.5.2 接线盒盖最大应可在 90范围内旋转，并应装有用螺栓紧固的密封垫。接线盒应提供进线孔，孔径应符合 NEMA MG 1 的标准。全封闭风冷电动机上应安装有防潮隔板，用于将接线盒室和电动机内腔隔离开来。 4.3.5.3 开启式电动机在机座和端盖开口处应设置防啮齿动物进入的屏障，该屏障应由不锈钢或者由热浸镀锌的钢材制成。屏障的空隙应能阻止直径为 1/2 英寸的试棒通过。 4.3.5.4 紧固装置

25、和其他外部附件应由不锈钢、热浸镀锌、或者镀镉的材料制成。全封闭风冷电动机风扇应采用阻燃的材料制造。 4.3.5.5 应在位于电动机非驱动端或接线盒的同侧与机座结合部位的机座上提供一个直径为 3/8 in.-16 UNC 螺孔，作为外部接地点。一个内置接地片应依照 NEMA MG 1 的规定安装在接线盒内部，当用户数据表指定时，制造商应安装一个外部接地片，其尺寸应符合 NFPA 70 的标准。 4.3.5.6 当用户数据表上指定电动机空间加热器时，应依照 IEEE 841 的规定或按 NFPA 70 要求（见附件 A）设计这些加热器（电动机内部）比环境温度高 5。 4.3.6 过温保护 如果电动

26、机的过热保护被指定，电动机应在绕组的每相内最少安装一个有效的、密封温度检测器进行保护。设置为当绝缘系统超过最大允许运行温度时，操作并打开控制电路（停止电动机运行）。 5 试验 5.1 电动机试验要求 在本技术报告指导下的原设备制造商应制定设备试验程序，以确保设备达到制造商的质量控制目标。试验应符合 IEEE 112 标准。 5.1.1 出厂检验的要求和试验方法由制造商选择。这些检验项目应包括但不局限于以下内容： 游梁式抽油机用电动机技术报告 7 绝缘电阻测试； 绝缘介电强度试验*； 绕组直流电阻测试； 空载电流和功率试验； 堵转电流和功率试验* ； 电流平衡测试； 振动测试。 注：* 试验期间

27、得到数值必须在 NEMA MG 1 所规定的最小数值和容许误差范围之内。 5.1.2 对于每台电动机的设计，为确定电动机的性能数椐，首次试验应按参考 IEEE 112、方法 B（测功机法）、NEDA 12.34.1 以及附件 B 的要求来测定效率。当（用户）有要求时，电动机的性能数据应予以提供。这些试验应包括以下项目： 温升试验； 效率； 损耗； 功率因数； 堵转转矩； 最大转矩。 5.1.2.1 电动机也应按附录 B 内非标准工况要求进行型式检验。试验结果应按附录 B 的格式做出报告，当客户要求时，应提供给用户。 5.1.3 无论何时对设计进行修改，以影响 5.1.2.1 所规定的电动机性能

28、数据为限，应对新设计的电动机按5.1.2 和 5.1.2.1 中规定要求重新进行试验。 9 附录 A 电机数据表 A.1 电动机数据表 附录 A 是电机数据表，用户需向制造商提交该表，以便电动机制造商能满足客户的特殊要求和应用条件。 功率：（最大 200 HP ）* 电压： 460 V （230-800 ）* 相数： 3 相 单相 同步转速： 1200 （900-1800 ）* 频率： 60 Hz 50 Hz 使用系数： 1.15 （1.0-1.25 ）* 机壳材料：铸铁 钢 铝 机座类型： T U 防护型式：开式防滴防护 全封闭扇冷 TEFC 区域分级：无分类区域 1 级 1 类 1 级 2

29、 类 组（A 、B 、C 、 D）* 转矩和转差率： NEMA D 5%-8% NEMA C 超高转差率 工作环境：本规范 4.1.2 含盐雾空气 大雪 沙尘 霉菌 海拔高度 1000 m（3300 ft） 低温 -25（-13 ） 高温 40（ 104） 引出线： 3 6 9 12 轴承类型： 密封式，功率 25 HP 及以下，可重复润滑功率 30 HP 及以上 密封式 可重复润滑式 可选部件： 加热器 120 VAC 加热器 230 VAC 加热器 469 VAC 可拆卸润滑脂塞丝堵 制造商提供的接地片 用户选项： 制造商标准电机颜色 白色 （其他颜色） 每相绕组 2 个温度检测器 线圈端

30、部囊封 不锈钢啮齿动物防护栅 要求提供电机性能数据表（附录 B） 是 否 报价时提供温度和性能测试结果 是 否 除非在用户数据表中另外规定，执行 API 规范 API 可接受的其他规范 * API 可接受的数据范围 注释： 本表格只是示例，仅用于解释说明（每个公司都应该开发自己的方法）。它们在性质上并不被认为是唯一的或详尽的。对于包含于本文件内信息的依赖或任何遗漏，API 不做任何担保、明示或者暗示。 在适用的条件下，应咨询鉴定机构。 附录 B 电动机性能数据要求格式 制造商 说明 规格/ 功率 型号 NEMA定额 机座号 电压 相数 频率（ Hz） 产品编号 使用系数 防护型式 堵转转矩 （

31、in.-lb ） 堵转电流（A ） 满负荷定 子温度（ C） 试验期间环境温度（ C） 绝缘等级 最小减速转速（RPM ） 转子及轴 转动惯量（lb ft-ft ） 最大转矩 （in. -lb） 最大转速（RPM ） （如适用） （如适用） 最小转矩 （in. -lb） 最低转速（RPM ） （如适用） （如适用） 测试条件 转速（ rpm） 转矩（in. -l b） 电流（A ） 功率因数（% ） 110%同步 转速 105%同步转速 同步转速 25%满载转矩 50%满载转矩 75%满载转矩 满载转矩 125%满载转矩 * 150%满载转矩 * 175%满载转矩 * 200%满载转矩 * *

32、 或当达到最小减速转速或最大转矩转速时，停止试验 . 典型数据 试验数据 试验日期 审核 本表格只 是示例，仅用于解释说明（每个公司都应该开发自己的方法）。它们在性质上并不被认为是唯一的或详尽的。对于包含于本文件内信息的依赖或任何遗漏，API 不做任何担保、明示或者暗示。 在适用的条件下，应咨询鉴定机构。 11 13 参考文献 1 NEC 表 430 电机电路表，国家电气规程77国家防火协会，地址：1 Batterymarch Park, Quincy, Massachusetts 02169-7471 ，网址： www.nfpa.org。 石油工业标准化研究所 北京市海淀区学院路 20 号 邮编：100083 电话：010-83598316 传真：010-83598316 E-mail: Copyright Registration Pending 内部交流，版权所有 工本费：105.00 元