周慧（中國石油遼河油田沈陽采油廠，遼寧 沈陽 110316）

近幾年來，各類先進技術(shù)被越來越多應用在了工業(yè)領(lǐng)域上，其中最為廣泛的要數(shù)變頻技術(shù)，其結(jié)合了傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、模糊控制技術(shù)、信息技術(shù)以及變頻調(diào)速技術(shù)等，能夠改善抽油機能耗問題。同時可實現(xiàn)抽油機的軟啟動與軟停止，滿足地下參數(shù)變化大的特點。因此在未來的發(fā)展過程中，抽油機變頻控制柜的應用必然會更加深入。

1 抽油機變頻柜運行機理分析

1.1 工作原理概述

在當下的技術(shù)發(fā)展過程中，抽油機變頻柜的主要優(yōu)勢技術(shù)有很多，其中包括吸收式電容、回饋型制動系統(tǒng)、制動電阻等，這些技術(shù)都使得抽油機變頻柜具有了處理再生能源的性能。其中最為先進的技術(shù)就是回饋型制動系統(tǒng)，其可以通過回饋裝置使得電能被返還回電網(wǎng)內(nèi)，通常情況是這種技術(shù)需要與水磁電機配合進行，實現(xiàn)更好的節(jié)能效果。據(jù)以往實踐證明，這種方式的節(jié)電率可實現(xiàn)30%-60%。

1.2 變頻柜油井增產(chǎn)原理分析

動態(tài)的節(jié)能裝置往往采用輸入最小荷載、最低頻率、最高頻率或正常頻率，來完成分析處理示功圖以及采集荷載的目標。在最低與最高頻率范圍內(nèi)，變頻柜能夠?qū)崿F(xiàn)分段式的運行模式，其裝置的上半段運行較快，下半段運行較慢，這樣就可以避免“空抽”情況，提高設備的工作效率，增加原油的產(chǎn)量。

1.3 電動機節(jié)能原理分析

一般情況下，電動機的正常運行依賴于本身的負荷能力，不同型號的電動機，其負荷能力也略有不同。功率與效率因數(shù)會在負荷率的影響下發(fā)生改變，其存在一個臨界點，而這一點就被稱為電動機的臨界負荷率。在實際工作過程中，想要起到節(jié)能的效果，就必須確保電動機本身的負荷率超過臨界負荷率[1]。

2 游梁式抽油機電動機運行特點分析

作為機械采油的主要設備，游梁式抽油機一般占機井總數(shù)的75%。實際運行過程中會受具有沖擊性特征的交變負荷影響，因此驅(qū)動電動機運行狀態(tài)下保證具有很強的過載能力而且其容量也許保持足夠的裕度。同時，一個沖刺內(nèi)，電動機存在兩段發(fā)電狀態(tài)，若電流相位角超過90°，即處在發(fā)電狀態(tài)，此時抽油機電動機的發(fā)電效果主要是被游梁的平衡性所影響，游梁的平衡性越差，發(fā)電效果越好。同時，油桿在運動過程中容易發(fā)生彈性形變，加之慣性作用，使其在上下死點形成沖擊，這也就使得該類型抽油機的工作效率大幅度下降。因此，在對這類抽油機進行使用的過程中，應提高其電動機本身的工作效率，提升電動機的負荷率，進而改變其節(jié)能性能。相比之下，后者的節(jié)能潛力更大一些。

3 油田電動機節(jié)能分析

目前，油田使用的電動機的節(jié)能措施主要包括3類。其一是利用改變電源頻率的方法，改變電動機的機械運行規(guī)律，降低電動機的負荷；其二，在電動機的設計階段就改變其機械特性，徹底改變電動機的符合；其三，提高電動機的功率因素，同時提高其負荷率，達到節(jié)能的效果。

3.1 變頻調(diào)速電動機

在目前節(jié)能技術(shù)上，變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展比較成熟。其節(jié)能的主要原理是借助變頻器的變頻技術(shù)，降低電動機電源的容量，使得電動機本身的負荷率得到了顯著的提升。而且若其輸入功率因數(shù)保持在1左右，會使上下沖程的速度比值發(fā)生轉(zhuǎn)變，也就改善了抽油系統(tǒng)內(nèi)部的配合，因此，在系統(tǒng)配合上就實現(xiàn)了節(jié)能的目的。但是這種電動機也存在著一些缺點，比如成本較高、管理較復雜等，或其諧波對電網(wǎng)會造成一定的影響，而且變速器自身也有一定的功率損耗，同時會增大電動機的附加損耗。

3.2 稀土永磁同步電動機分析

這種電動機具有效率高、機械特性強等特點，無法實現(xiàn)機、桿、泵的相互配合，也因此不具備系統(tǒng)節(jié)能作用。而且相比普通電動機，其成本也要高出50%左右，加上啟動電流過大，很容易在啟動時出現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)矩震蕩的情況[2]。

4 抽油機變頻控制柜的應用分析

當前，采油管理中主要引用的為抽油機能量回饋智能變頻控制柜。相比普通的變頻柜，它能夠使再生電能變成交流正弦波，然后利用濾波器將電能回饋電網(wǎng)，實現(xiàn)了電能的二次利用。電磁調(diào)速電機在經(jīng)過一定的節(jié)能技術(shù)改造后，將其控制旋鈕調(diào)至最大，然后將變頻器的頻率設定到最低檔，這樣就進行了正常的沖次。在對抽油機變頻控制柜的回饋性能進行使用時，其一般表現(xiàn)為如下特點：

首先，這種技術(shù)實現(xiàn)了電動機的軟啟動和軟停機，減少了頻繁啟動對電動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成的損傷，提高了電動機的使用壽命。其次，具有保護過壓、過載、過流、短路、缺相、三相不平衡的功能。第三，確保電能能夠回饋到電網(wǎng)之中，增加了電能的利用率，降低了使用成本。第四，有效地對抽油機的運行速度進行調(diào)整，降低了其內(nèi)部構(gòu)造之間的摩擦，降低了抽油機的損耗。第五，該抽油機還擁有工頻旁路系統(tǒng)，可以根據(jù)實際的需要進行旁路轉(zhuǎn)換，使得其運行穩(wěn)定性得到了提升[3]。

5 結(jié)語

實際進行采油管理時，應以抽油機運行特點為依據(jù)，利用其工作特性與機械特性的雙重作用，在確保運行穩(wěn)定與可靠的前提下進行轉(zhuǎn)差損耗的降低，保證抽油效率的提高，同時實現(xiàn)良好的節(jié)能效果，也進而增加了經(jīng)濟效益以及社會效益。但抽油機變頻控制柜在應用過程中，仍存影響節(jié)能效果的問題，因此仍需不斷地探索與改善。

[1]文斌.抽油機變頻控制柜在采油管理中的具體應用[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2014（11）：224-225.

[2]劉春波.抽油機變頻控制柜在采油管理中的應用[J].科技信息，2013（7）：47-49.

[3]尋長征.抽油機變頻控制柜在采用管理中的應用[J].技術(shù)創(chuàng)新，2010（6）：101-103.