交流變頻調(diào)速技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和日常生活中發(fā)揮著日益重要的作用，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)以及人們?nèi)粘Ｉ钪校@主要得益于其優(yōu)良的節(jié)能特性和調(diào)速特性。中國(guó)產(chǎn)值能耗是世界上最高的國(guó)家之一，要解決產(chǎn)品能耗問(wèn)題，除其他相關(guān)技術(shù)問(wèn)題需改進(jìn)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(gè)特殊行業(yè)，有其獨(dú)特的背景，以風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載為主，因而決定了變頻器在油田中的應(yīng)用應(yīng)以節(jié)能為第一目標(biāo)。但是，抽油機(jī)的改造，主要在根據(jù)工礦情況能方便調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。
一、 抽油機(jī)的變頻調(diào)速
對(duì)游梁式抽油機(jī)電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速，可消除起動(dòng)過(guò)程中的沖擊，再生能量的處理一般用電阻能耗制動(dòng)方式。如果電源的質(zhì)量較好，比較穩(wěn)定，也可用回饋制動(dòng)方式。在逆變期間，電源電壓故障（不足）或斷電，回饋制動(dòng)單元逆變器會(huì)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(dòng)方式。
目前，對(duì)游梁式抽油機(jī)的交流變頻調(diào)速技術(shù)改造主要有以下3個(gè)方面：
(1) 以提高電網(wǎng)質(zhì)量、減小對(duì)電網(wǎng)影響為目標(biāo)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(shí)例
從2002年開始，森蘭沈陽(yáng)分公司對(duì)大港油田的數(shù)百臺(tái)抽油機(jī)進(jìn)行了改造。抽油機(jī)電機(jī)的功率一般在30kW～75kW，其中以37kW、45kW居多。選擇變頻器時(shí)，考慮抽油機(jī)的慣性力矩比較大，V/F控制通用變頻器要放大一擋，起動(dòng)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(jī)的額定電流即可。
另外，抽油機(jī)在工作過(guò)程中有再生能量產(chǎn)生，每一臺(tái)變頻器都要配相應(yīng)的制動(dòng)單元和制動(dòng)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(tái)抽油機(jī)集中的地方（平臺(tái)），采用直流母線式。
三. 結(jié)束語(yǔ)
交流變頻調(diào)速技術(shù)作為高新技術(shù)、基礎(chǔ)技術(shù)和電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)，其應(yīng)用已滲透到石油行業(yè)各個(gè)技術(shù)部門，特別是游梁式抽油機(jī)控制較普遍也很成功，產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)效益。隨著變頻器更進(jìn)一步的推廣應(yīng)用，必將產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益。
應(yīng)用解決方案二、森蘭變頻器在游梁式抽油機(jī)中的應(yīng)用
目前，在陜北、甘肅和寧夏等地，油田采用的抽油設(shè)備中，有一部分為游梁式抽油機(jī)，數(shù)量也比較多。游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)為反復(fù)地上下提升，一個(gè)沖程提升一次，其動(dòng)力來(lái)自于電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的兩個(gè)重量相當(dāng)大的鋼質(zhì)滑塊，當(dāng)滑塊提升時(shí)，類似于杠桿的作用，將采油機(jī)桿送入井中，滑塊下降時(shí)，采油桿提出帶油至井口，當(dāng)負(fù)荷不平衡時(shí)，在滑塊下降過(guò)程中，電機(jī)進(jìn)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(huì)危及變頻器的安全，極不利于抽油設(shè)備的安全運(yùn)行。另一方面，游梁式抽油機(jī)引入兩個(gè)大質(zhì)量的鋼質(zhì)滑塊，導(dǎo)致抽油機(jī)的起動(dòng)沖擊大等諸多問(wèn)題。除了上述兩方面問(wèn)題之外，油田采油的特殊地理環(huán)境決定了采油設(shè)備有其自有的運(yùn)行特點(diǎn)，在油井開采前期儲(chǔ)油量大，供液足，為提高功效可采用工頻運(yùn)行，保證較高的產(chǎn)油量；在中、后期，由于石油儲(chǔ)量減少，易造成供液不足，電機(jī)若仍工頻運(yùn)行，勢(shì)必浪費(fèi)電能，造成不必要的損耗，這時(shí)須考慮實(shí)際工作情況，適當(dāng)降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，減少?zèng)_程，有效提高充盈率。為了解決上述問(wèn)題，可將變頻技術(shù)引入到游梁式抽油機(jī)控制中去。根據(jù)電機(jī)理論可知，其轉(zhuǎn)速公式為：
其中：p為電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)，s為轉(zhuǎn)差率，f為供電電源頻率，n為電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。從上式可以看出，電機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)速，從而可以連續(xù)地改變提油機(jī)的抽油速度。根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作電流的大小確定電動(dòng)機(jī)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(jī)的沖程，達(dá)到節(jié)能和提高電網(wǎng)功率因數(shù)的目的。同時(shí)變頻調(diào)速器具有低速軟啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速可以平滑地大范圍調(diào)節(jié)，對(duì)電動(dòng)機(jī)保護(hù)功能齊全，如短路、過(guò)載、過(guò)壓、欠壓及失速等，可有效地保護(hù)電機(jī)及機(jī)械設(shè)備，保證設(shè)備在安全的電壓下工作，具有運(yùn)行平穩(wěn)、可靠，提高功率因數(shù)等諸多優(yōu)點(diǎn)，是采油設(shè)備改造的理想方案。
在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中有些問(wèn)題需要關(guān)注，如游梁式抽油機(jī)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(dòng)單元可比較方便地實(shí)現(xiàn)，這是以多耗電能為代價(jià)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(yīng)用在此設(shè)備上，得到很好的使用效果。
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