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交流變頻調(diào)速技術(shù)在國民經(jīng)濟和日常生活中發(fā)揮著日益重要的作用，已被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)以及人們?nèi)粘Ｉ钪?，這主要得益于其優(yōu)良的節(jié)能特性和調(diào)速特性。中國產(chǎn)值能耗是世界上最高的國家之一，要解決產(chǎn)品能耗問題，除其他相關(guān)技術(shù)問題需改進外，交流變頻調(diào)速技術(shù)已成為節(jié)能及提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效措施。油田作為一個特殊行業(yè)，有其獨特的背景，以風機、泵類負載為主，因而決定了變頻器在油田中的應用應以節(jié)能為第一目標。但是，抽油機的改造，主要在根據(jù)工礦情況能方便調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速。

一、 抽油機的變頻調(diào)速

對游梁式抽油機電機進行變頻調(diào)速，可消除起動過程中的沖擊，再生能量的處理一般用電阻能耗制動方式。如果電源的質(zhì)量較好，比較穩(wěn)定，也可用回饋制動方式。在逆變期間，電源電壓故障（不足）或斷電，回饋制動單元逆變器會迅速直通（有源逆變顛覆），逆變失敗。因此，只有在不易發(fā)生故障的穩(wěn)定電網(wǎng)下，才可以采用這種回饋制動方式。

目前，對游梁式抽油機的交流變頻調(diào)速技術(shù)改造主要有以下3個方面：

(1) 以提高電網(wǎng)質(zhì)量、減小對電網(wǎng)影響為目標的變頻改造。

(2) 以節(jié)能為目的變頻改造。

(3) 改變采油桿上行和下行的速度，在一些情況下可以提高生產(chǎn)效率。

二. 改造實例

從2002年開始，森蘭沈陽分公司對大港油田的數(shù)百臺抽油機進行了改造。抽油機電機的功率一般在30kW～75kW，其中以37kW、45kW居多。選擇變頻器時，考慮抽油機的慣性力矩比較大，V/F控制通用變頻器要放大一擋，起動力矩較好的矢量控制變頻器更好，如SB70，只要變頻器的額定電流大于或等于電機的額定電流即可。

另外，抽油機在工作過程中有再生能量產(chǎn)生，每一臺變頻器都要配相應的制動單元和制動電阻，這樣，能量被電阻消耗掉了。為利用這部分再生能量，可以在幾臺抽油機集中的地方（平臺），采用直流母線式。

三. 結(jié)束語

交流變頻調(diào)速技術(shù)作為高新技術(shù)、基礎技術(shù)和電動機控制技術(shù)，其應用已滲透到石油行業(yè)各個技術(shù)部門，特別是游梁式抽油機控制較普遍也很成功，產(chǎn)生了經(jīng)濟效益。隨著變頻器更進一步的推廣應用，必將產(chǎn)生更大的經(jīng)濟效益。

應用解決方案二、森蘭變頻器在游梁式抽油機中的應用

目前，在陜北、甘肅和寧夏等地，油田采用的抽油設備中，有一部分為游梁式抽油機，數(shù)量也比較多。游梁式抽油機運動為反復地上下提升，一個沖程提升一次，其動力來自于電動機帶動的兩個重量相當大的鋼質(zhì)滑塊，當滑塊提升時，類似于杠桿的作用，將采油機桿送入井中，滑塊下降時，采油桿提出帶油至井口，當負荷不平衡時，在滑塊下降過程中，電機進入再生發(fā)電狀態(tài)，產(chǎn)生再生能量，再生能量反饋到變頻器的直流側(cè)，引起主回路直流母線電壓的升高，這樣會危及變頻器的安全，極不利于抽油設備的安全運行。另一方面，游梁式抽油機引入兩個大質(zhì)量的鋼質(zhì)滑塊，導致抽油機的起動沖擊大等諸多問題。除了上述兩方面問題之外，油田采油的特殊地理環(huán)境決定了采油設備有其自有的運行特點，在油井開采前期儲油量大，供液足，為提高功效可采用工頻運行，保證較高的產(chǎn)油量；在中、后期，由于石油儲量減少，易造成供液不足，電機若仍工頻運行，勢必浪費電能，造成不必要的損耗，這時須考慮實際工作情況，適當降低電機轉(zhuǎn)速，減少沖程，有效提高充盈率。為了解決上述問題，可將變頻技術(shù)引入到游梁式抽油機控制中去。根據(jù)電機理論可知，其轉(zhuǎn)速公式為：

其中：p為電動機的極對數(shù)，s為轉(zhuǎn)差率，f為供電電源頻率，n為電動機的實際轉(zhuǎn)速。從上式可以看出，電機轉(zhuǎn)速與頻率近似成正比，改變頻率即可以平滑地調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，從而可以連續(xù)地改變提油機的抽油速度。根據(jù)電動機工作電流的大小確定電動機的工作頻率，這樣可以根據(jù)井況的變化，方便地調(diào)節(jié)抽油機的沖程，達到節(jié)能和提高電網(wǎng)功率因數(shù)的目的。同時變頻調(diào)速器具有低速軟啟動，轉(zhuǎn)速可以平滑地大范圍調(diào)節(jié)，對電動機保護功能齊全，如短路、過載、過壓、欠壓及失速等，可有效地保護電機及機械設備，保證設備在安全的電壓下工作，具有運行平穩(wěn)、可靠，提高功率因數(shù)等諸多優(yōu)點，是采油設備改造的理想方案。

在實際的應用過程中有些問題需要關(guān)注，如游梁式抽油機的發(fā)電狀態(tài)產(chǎn)生的能量的處理。通常采用普通變頻器加能耗制動單元可比較方便地實現(xiàn)，這是以多耗電能為代價的。也可以用回饋單元將再生能量反饋到電網(wǎng)，節(jié)能效果更好。目前我公司已在陜北、甘肅和寧夏等地油田上成功地將變頻器應用在此設備上，得到很好的使用效果。