【国家标准(GB)】 潜油电泵机组 试验方法

GB/T 16750.3-—1997
本标准是在原中华人民共和国石油工业部标准SY5167.3一87《潜油电泵试验方法和验收规则》基础上进行制定的。
本标准在起草过程中，保留了原SY5167.3一87中经实践证明既符合我国实际需要又不妨碍国际交流的内容；还根据近年来国内外新技术的发展，对试验方法的内容进行了适当调整与充实。本标准是系列标准《潜油电泵机组》的第三部分，《潜油电泵机组试验方法》。本标准自生效之日起代替SY5167.3--87《潜油电泵试验方法和验收规则》。本标准由全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会提出并归口。本标准起草单位：国家电动潜油泵质量监督检验中心、大庆石油管理局潜油电泵技术服务公司、胜利石油管理局无杆采油泵公司。本标准主要起草人：刘景芳、刘宏玉、姜游峰、李柏东、李淑琴、魏忠印、李云祥。446
1范围
中华人民共和国国家标准
潜油电泵机组试验方法
The test method for electrical submersible pump unitsGB/T16750.3--1997
本标准规定了油井用潜油电泵机组包括：潜油电机（简称电机）、电机保护器（简称保护器）、油气分离器（简称分离器）、潜油泵（简称泵）、潜油电缆（简称电缆）、控制柜、变压器的试验方法。本标准适用于陆上油田使用的潜油电泵机组的试验和验收。海上油田使用的潜油电泵机组亦可参照使用。2引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB/T16750.2-1997潜油电泵机组技术条件GB/T64511995三相油漫式电力变压器技术参数和要求3仪器、仪表的选择要求
试验时采用的电压、电流互感器其精度应不低于0.2级；电气测量仪表（兆欧表除外）、转矩仪精度应不低于0.5级，频率、转速表精度不低于0.1级；直流泄漏仪精度应不低于0.2级；流量扬程（压力）仪表精度应不低于1.0级直流电阻测量仪表精度应不低于0.2级；温度表的精度误差应在土1C以内，其他未做规定的测量仪表精度应不低于T/3(T—一被检参数允差）。4潜油电动机
4.1绕组直流电阻
4.1.1测量要求
测量绕组直流电阻，应在实际冷状态（将被试电机放在室内，使绕组温度与室温不超过2K）下进行。
4.1.2测量方法
测量时转子应静止不动，在电机每两个出线端测量电阻即Ruv、Rvw、Rwu，Q。4.1.3测量结果计算
4.1.3.1三相直流电阻之和Rmed，Q；按式（1)计算。Rmed
Ruy + Rvw + Rwu
4.1.3.2星接Ru、Rv、Rw三相直流电阻，Q;按式（2)计算。Ru Rmed -- Rvw
Ry Rmed — Rwu
Rw = Rmed - Ruv
国家技术监督局1997-03-04批准（1）
1997-09-01实施
GB/T16750.3--1997
4.1.3.3角接Ru、Rv、Rw三相直流电阻,2;按式（3)计算。Rvw · Rwu + Ruv - Rmnd
Rmed - Ruy
Rwu·Ruy.
+Rvw Rm
Rmed - Rvw
Ruv·Rvw
Rw= R Rwu
+ Rwu -- Rmed
4.1.3.4三个线端直流电阻的平均值Rmav，；按式（4)计算。Rm = Ruy + Rvw + Rwu
4.1.3.5相直流电阻R，Q，星接按式5)计算，角接按式（6)计算。R
4.1.3.6三相直流电阻不平衡率Em按式（7)计算。在Ru、Ry、Rw中确定Rmax和Rmin 心EmRbZxz.net
4.1.4检验结果判定
Rmx_= Rmn × 100%
符合GB/T16750.2—1997中3.2.1.3的规定为合格。4.2冷态绕组绝缘电阻
4.2.1测量要求
根据被试电机工作电压按表1选择兆欧表。表1
电机工作电压
500~3000
≥3000
4.2.1.2冷态绝缘电阻测量应在实际冷状态下进行。4.2.2测量方法
兆欧表规格
4.2.2.1对于单节或下节电机（尾部有星点)应测量相对机壳绝缘电阻。3
..( 5)
·（7)
4.2.2.2对于通用节或上节电机，应分别测量三相对机壳绝缘电阻及三相绕组间的绝缘电阻。4.2.2.3测量后均应将绕组对地放电4.2.3检验结果判定
三相对地及相间冷态绝缘电阻应符合GB/T16750.2--1997中3.2.1.4的规定为合格。4.3空载试验
4.3.1测量要求
根据电机工作在油井的温度，提供相应温度的循环冷却介质，其冷却介质的流速应为该电机所匹配泵在规定套管内的实际工作流速（以下简称工作流速，文中提到的工作流速均为大于或等于标准规定的流速）。出厂检验可不加循环冷却介质且在室温下进行。4.3.2测量方法
GB/T16750.3-1997
电机在工频额定电压下空载启动运行，使机耗达到稳定，即输入功率在半小时前后的两个读数之差不大于前一个读数的3%开始测量。首先将电机工作电压提高到1.1~1.3倍额定电压，然后逐渐降低电机工作电压至可能达到的最低值（电流开始回升时为止），在此期间测7～9点，每点要同时测取三相电压、三相电流、输入功率、频率，其中额定电压时为必测点。试验结束应立即在电机出线端测量定子绕组的直流电阻（带试验电缆）。4.3.3测量结果计算
4.3.3.1空载时定子绕组铜耗Pocul，W；按式(8)计算。Pocur = 3Ric
式中：I。定子空载相电流.A；
R1—试验结束后定子绕组相电阻，。4.3.3.2铁耗Pr和机械耗PiwW；按式（9)计算。P =Pre + Pw
P。 Pocul
式中：P。空载输入功率,W。
（9）
作空载电流特性曲线I。一f(U./UN)和空载输入功率特性曲线P。f(U。/UN）。为了分离铁耗和机械耗，作曲线P\=fC(U/U~）\，延长P'。曲线的直线部分与纵轴交于P点（见图1），P点的纵坐标即为机械耗。
11o=（)
P=[(Ue)\
U。空载试验电压，V；
UN—-额定电压,V
()\ ()
4.3.3.3三相空载电流中任何一相与三相电流平均值I.的不平衡率em按式（10）计算。Eml =
4.3.4检验结果判定
× 100%
Em符合GB/T16750.21997中3.2.1.11的规定为合格。4.4转子滑行时间t
4.4.1测量要求
转子滑行时间测定应在电机空载试验后进行。4.4.2测量方法
（10）
GB/T16750.3-—1997
电机空载运行稳定后（或空载试验完成后），断电停机并开始计时，至电机转子完全停转为止，所计时间为转子滑行时间。
4.4.3检验结果判定
t符合GB/T16750.2—1997中3.2.1.7的规定为合格。4.5超速试验
4.5.1测量要求
超速试验应在空载状态下进行。4.5.2测量方法
电机在额定电压和1.2倍额定转速下启动运行2min，试验时监视电机转速、电流、电压，如发现异常应立即停机。
4.5.3检验结果判定
符合GB/T16750.2—1997中3.2.1.10的规定为合格。4.6堵转试验
4.6.1测量要求
堵转试验应在电机接近实际冷状态下进行。试验时应先试相序，确定转子旋转方向；然后将转子堵住，测取堵转特性。每次堵转连续通电时间不得超过10 s。4.6.2测量方法
试验应从电机所施最高电压（即50%额定电压）开始，逐步降低电压并观察电流表到小于额定电流时为止.期间共测5～7点，每点同时测取三相电压、三相电流或示波器拍照、输入功率、频率、转矩许停机测定子绕组直流电阻。
如果采用圆图计算法求取最大转矩，堵转试验应在2.0～2.5倍额定电流范围内的某·~电流值下进行。
4.6.3测量结果计算
4.6.3.1额定电压下的堵转电流1kN，A，按下述作图法求得。由于堵转试验最大电压低于0.9倍额定电压，应作igIk一f(1gUk）曲线，从最大电流的延长线套得Ikn（见图2）、堵转特性曲线（见图3）。Ighuy
Ig IeN
Iglk=f(igU）
I-堵转电流，A；
U-堵转时所施电压，V
额定电压下的堵转转矩Tk，N·m；按式（11)计算4.6.3.2
Thn = Tkl
Ik堵转电流，A；
Uk---堵转时所施电压,V
GB/T 16750.3- 1997
P'k- Pacur - Pks
式中；Tk——实测堵转转矩，N·m；或T9.55n.
堵转时的输入功率，kW；
堵转时定子绕组损耗，kw；
P,--—堵转时的杂散损耗，取Pks0.05Pk，kW：电机同步转速，n。
f——实测电源频率,Hz;
P-电机极对数。
P,r/min;
4.6.4检验结果判定
会、芸符合GB/T 16750.2—1997表3的规定为合格。IN'TN
4.7温升试验
4.7.1测量要求
温升试验采用泵负载法或测功机法。冷热态绕组直流电阻应在同-出线端测量。4.7.2测量方法
试验前将测温计固定在电机与保护器之间，下入试验井，放置一段时间使绕组温度与冷却介质温度相同（视温度差大小确定时间），高温电机若在规定使用温度下试验，应将冷却介质升温到规定温度并耳使绕组温度与冷却介质温度相同。测量并记录绕组电阻（带试验电缆）和冷却介质温度。电机用泵做负载或测功机在额定条件下运转2～4h，并且保证入并介质温度在室温士2C或规定井温土5C范围之内，电机达到稳定温升断电，开始测量绕组直流电阻（带试验电缆）和冷却介质温度。用最短的时间（不超过30s）测量断电后第一点绕组直流电阻，以后以相等的时间间隔测量并记录绕组电阻和相应时间。采用外推法作IgR一f(t)曲线，并延长曲线交于纵轴，交点的数据即为断电瞬间的绕组热态直流电阻R（见图4)。
R=f(r)
4.7.3测量结果计算
定子绕组平均温升△61,K；按式(12)计算。R=R(K + ) + 8- 9
式中：Rr-—
-试验结束时绕组直流电阻，Q；Ro
试验开始时绕组直流电阻，2；
一试验结束时冷却介质温度，；%一试验开始时冷却介质温度，℃；K。
一常数，铜绕组235，铝绕组225。电机试验达不到额定电流，应换算到额定功率时的绕组温升△%。（12）
GB/T16750.3--1997
在±10%范围时，按式（13)换算。fN
当二在士5%范围时，按式(14)换算。A0% = 0
K + a0 + 0
式中：I、—满载电流，即额定功率时的电流，A；从工作特性曲线上求得；（13）
-温升试验时的电流，A；取在整个试验过程最后的1/4时间内，按相等时间间隔测得的几个电流的平均值，
4.7.4检验结果判定
A0%符合GB/T16750.2—1997中表1的规定为合格。4.8效率、功率因数、转差率
4.8.1测量要求
采用泵负载法或测功机测量电机工作特性曲线，即电机在额定电压和额定频率下，输入功率P..、定子电流I,、效率7m功率因数cos及转差率Srer与输出功率Pmu的关系曲线（见图5）。cosd=f(Pmu)
7m，%
4.8.2测量方法
4.8.2.1泵负载法
f(Pmu）
i= f(Pmu)
f(Pmu）
Sret=f(Pru)
电机应在额定电压、额定频率、额定排量、规定的工作温度和流速下启动运行2～4h，运行期间保证入井冷却介质温度在规定工作温度的士5C范围内。输入功率稳定后开始测量。离心泵的试验宜从岑流量开始，至少要试到大流量点的115%（大流量点是指泵工作范围内大于规定流量的边界点）。
混流泵、轴流泵和旋涡泵的试验应使阀门从全开状态开始，至少试到小流量点的85%（小流量点是指泵工作范围内小于规定流量的边界点）。Qmin、小流量点、额定点、大流量点、Qmx·其中测十点以上。小流量点、额定点、大流量点为必测点。每点同时记录三相电压、三相电流、输入功率、转速、频率、流量、泵出口压力、泵出入口介质溫度。转速测量建议采用感应线圈法，即将一一只带铁芯的多匝线离密封后，紧贴在被试电机的上端或下端，线圈与磁电式检流计相连，测量检流计光标摆动次数及所需时间。452
GB/T 16750.3—1997
停机后应测量定子绕组电阻并用外推法修正到断电瞬时的电阻。4.8.2.2测功机法
试验时，被试电机应达到热稳定状态，并且加规定工作温度的冷却水，其流速为工作流速。电机施加1.25倍的额定功率，然后逐渐降低电机功率至0.25倍额定功率为止，测取6~8点，其中额定功率点为必测点。测量时同时记录三相电压、三相电流、输入功率、转速、转矩和冷却介质温度。4.8.3检验结果计算
4.8.3.1效率m按式（15)计算。
式中：Pmi-
Pmu —
电机实测输入功率，kW；
×100%
电机输出功率，kW，按式（16)计算。Pmu = Pmi — EP
EP-总损耗,kWZP=(Pre+Pfw+Pcu+Pcu2+P.)·10-3Pre——铁耗,W，由空载试验求得；Prw机耗,W，由空载试验求得；
Pcu1—定子铜耗,Pcul=3Rirer,WRttuf——-换算到基准工作温度的直流电阻，Q(在规定温度下试验时，不需要换算)；K.+Ore
Rrer=R: K.+*
基准工作温度，对于A、E、B级绝缘为75C；对F、H级绝缘为115C；rr
Pcu2——转子铜耗,Pcu2=（Pmi—Pcur-Pre）·Srer,W;Sr-一换算到基准工作温度的转差率（在规定温度下试验时，不需要换算）；Ka+Aref
S.(= S. K.+A0 +0
S,实际排量下的转差率，
P.--杂散损耗,W。
对不能实测杂散损耗的电机，其杂散损耗取其输入功率的0.5%。4.8.3.2转差率S.按式(17)计算。S, =
式中1--
-检流计摆动N次所用的时间，S；N—-检流计摆动次数；
f电源频率,Hz。
4.8.3.3功率因数cos按式（18)计算。cosd
式中：Pmi—-—输入功率,kW；
II-—定子线电流，A；
U,—线电压,V。
4.8.4检验结果判定
Pm×103
额定输出功率下的mcos，Srer符合GB/T16750.2-—1997中表3的规定为合格。4.9热态绝缘电阻
4.9.1测量要求
4.9.1.1按4.2.1.1选择兆欧表。（15）
-（16）
.（17）
（18)
GB/T16750.3--1997
4.9.1.2在4.8试验结束后断电进行测量4.9.1.3断电到测量时间不得超过60s。4.9.2测量方法
4.9.2.1在试验电缆电源接线端测量一相对地绝缘电阻。4.9.2.2测量后将电缆对地放电。4.9.3检验结果判定
热态绝缘电阳（包括试验电缆）应符合GB/T16750.2-~1997中3.2.1.14的规定为台格。4.10最大转矩
采用圆图计算法或测功机实测。4.10.1测量要求
采用圆图计算法时电机应按4.6.2的要求进行试验。4.10.2测量方法
圆图计算公式中的电压、电流和电阻为相电压、相电流和相电阻的三相平均值，功率为三相功率值圆图计算法所需参数包括：
a）定子绕组电阻Rirer，换算至基准工作温度时的电阻值。b）由空载试验求得的参数。
c）由堵转试验求得的参数。
4.10.3测量结果计算
4.10.3.1空载电流的有功分量按式（19)计算。IoR
4.10.3.2空载电流的无功分量按式（20)计算。Pa Pfw
lux V— Ix
4.10.3.3堵转电流按式(21)计算。IkN
4.10.3.4堵转功率按式(22)计算。UN
Pn = PS
4.10.3.5堵转电流的有功分量按式（23)计算。IkR =
4.10.3.6堵转电流的无功分量按式（24)计算。Ikx
最大转矩倍数K/按式（25)计算。式中：取C0.9
Pn+Pw+Ps
T 3rUntg
(H+K/HD)
VIN - IR
（21）
（22）
（23）
（25）
Hlkx\-lax
K=IkkIoR
H求出β、tg号
12k= VK*+H2
4.10.3.8最大转矩按式（26)计算。式中：Tn-额定转矩,N·m。
GB/T 16750.31997
Tmax = Kr·Tn
4.10.3.9检验结果判定
符合 GB/T16750.2—1997中表3的规定为合格。TN
4.11绕组工频耐压
4.11.1测量要求
试验应在电机静止状态下进行，试验电压为2U~+1000V（UN为电机额定电压，重复性试验施加规定试验电压的80%）。
4.11.2测量方法
在绕组与机壳之间施加频率为50Hz交流电压，不参加试验的绕组，应与机壳短接（无星点电机）。试验应从电压零状态开始，逐步升高电压到规定值为止，从试验电压全值一半增至全值的时间应不少于10s，维持全值电压时间为1min，但最低电压不得低于1500V。4.11.3检验结果判定
符合GB/T16750.2--1997中3.2.1.5的规定为合格。4.12绝缘润滑油工频耐压
4.12.1测量要求
电机试验前所用绝缘润滑油应经过工频耐压试验，合格后方能注入电机。电机空载试验后从尾部取油样做工频耐压试验。
4.12.2测量方法
用干燥过的1000mL磨口瓶取800mL油样待无气泡后，倒入油试验器进行工频耐压试验。电极应安装在水平轴上，放电间隙2.5mm。电极之间的间隙用块规校准，要求精确到0.1mm。电极轴浸入试油深度应为40 mm左右。电极面上若有因放电引起的凹坑时应更换电极。4.12.3检验结果判定
符合GB/T16750.2—1997中3.2.1.6的规定为合格。4.13密封试验
4.13.1测量要求
电机各连接处采用专用护盖密封。4.13.2测量方法
从电机端往其内腔通入干燥气体，试验气压为0.35MPa，时间为5min，同时用肥皂水涂抹各连接处和丝堵。
4.13.3检验结果判定
符合GB/T16750.2-1997中的3.2.1.1的规定为合格。5电机保护器
气压试验
5.1.1测量要求
GB/T 16750.3-—1997
气压试验是为了检查保护器的密封性能，即机械密封和连接螺纹密封的性能5.1.2测量方法
采用干燥气体加压。机械密封检验是将压力为0.035MPa干燥气体送入密封腔内，持续时间5min；螺纹密封检验是将压力为0.35MPa的干燥气体从保护器下端输入其内腔，同时用肥皂水涂抹各连接处和丝堵，持续时间5min。5.1.3检验结果判定
符合GB/T16750.2-1997中3.2.2.1的规定为合格。5.2动态试验
5.2.1测量要求
5.2.1.1采用2极标定电机与保护器相连固定在保护器试验架上，并按要求注油。5.2.1.2采用潜油电机与保护器相连，按要求注油。5.2.2测量方法
5.2.2.1采用标定电机，即启动标定电机运行5min，观察并记录电压、电流，运行期间电流应平稳。5.2.2.2采用两次空载法，即用两次空载试验分离机耗按4.3.2条进行。5.2.3检验结果计算。
5.2.3.1按5.2.1.1条进行检验时，应从标定电机曲线上查取保护器机械功率。5.2.3.2按5.2.2.2条进行检验时，应将两次电机空载试验确定的机耗的差值的绝对值为保护器机耗。
5.2.4检验结果判定
符合GB/T16750.2--1997中3.2.2.4的规定为合格。5.3运行后绝缘润滑油工频耐压
5.3.1测量要求
保护器动态试验后在尾部取油样做工频耐压试验。5.3.2测量方法
按4.12.2进行。
5.3.3检验结果判定
符合GB/T16750.2-1997中3.2.2.5的规定为合格。6 油气分离器
6.1测量要求
调整电泵控制柜的过载、欠载电流值。过载电流调整为额定值的120%；欠载电流调整为额定值的75%。启动电泵，泵入口处的气量从小到大，缓慢调到泵吸入口处气体占总体积的30%，同时调整泵出口压力使泵运行在额定排量点。6.2测量方法
电泵稳定运行30min后，记录泵吸入口压力F.MPa；泵出口压力P2，MPa：吸入门水流量Qwm/d；吸入口气流量Q，m*/d；电机工作电流I，A：电机工作电压U，V；输入功率Pm，W。6.3检验结果判定
不发生欠载停机为合格。
7潜油电泵机组
7.1机组成套性能试验
7.1.1测量要求
GB/T 16750.31997
7.1.1.1将潜油电机（试相序应与泵旋转方向一致）、保护器、分离器、各节泵按要求下入试验并内、按其规定的使用温度供给冷却介质(冷却介质为清水)。出厂检验可在室温下进行。7.1.1.2潜油电泵在额定电压、额定频率、额定排量下启动运行，运行时间应符合表2规定。表2
规定工况下的轴功率，kw
50~～100
7.1.2测量方法
按4.8.2.1进行。
7.1.3测量结果计算
7.1.3.1并况为示意图6时，扬程H，m；按式(27)计算。H=
2 +(Z Z) +
式中：P-——泵出口压力,Pa。
出厂检验时式中第二、三项可忽略不计。并况为示意图7时，扬程按式（28)计算。2g
运转时间，h
.-( 27 )
1+(Z,- z)+
式中．P.泵入口压力，Pa
p-泵输送液体密度，kg/m；
g——重力加速度，g=9.81m/s\;Z2
一泵入口到井的地面测压距离，m；Z-泵入口到井口液面距离，m；
V2—井口出口管线内液体流速，m/s；V.—一井简内液体流速，m/s。
出厂检验不加温时式中第二、三项可忽略不计。7.1.3.2流量Q
实测流量，m/d。
....+.......*....( 28)
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