保瓦博士” 油田抽油机变频节电控制柜
一．概况
抽油机是目前采油生产中主要设备，其数量达10万台以上。电动机装机总容量3500万KW，年耗电量达百亿度以上。抽油机用电量约占油田总用电量40%，运行效率非常低，平均运行效率25%，功率因数低，电能浪费大。抽油机节能潜力非常巨大，石油行业也是推广“电机系统节能”重点行业。
二．抽油机变频改造几个好处
▲ 大大提高功率因数，（0.25～0.5提高0.9以上）。减小了供电电流，减小了电网及变压器负荷。
▲ 动态调整抽取速度，节能，节电，同时增加原油产量。
▲ 实现真正“软启动”对电机变速箱抽油机，避免过大机械冲击，延长设备使用寿命。
三．抽油机负载分析
▲ 国内应用*广泛是游梁式竖井抽油机，它有三部分组成：
★ 面部分：由电动机、减速器和四连杆构成；
★ 井下部分：抽油泵（吸入阀、泵筒、柱塞和排油阀），它悬挂套管中下端；
★ 抽油杆柱：连接面抽油机和井下抽油泵中间部分
▲ 抽油机电机负荷是按周期变化，开始启动时，负荷很大，要求启动转矩很大。正常运行时负荷率很低，一般20%左右，高时负荷率30%。电机负荷曲线有2个峰值，分别为抽油机上、下冲程“死点”。
未进行平衡条件下，上、下冲程负载极度不均衡，上冲程时，需要提起抽油杆柱和液柱，电机需付出很大能量。下冲程时，抽油杆柱对电机作功，使电机处于发电状态。通常抽油机曲柄上加上平衡块，消除上下冲程负载不平衡度。平衡块调节较好，其发电状态时间和产生能量就小，抽油载荷是每时每刻变化，平衡配重，不可能随抽油负荷作完全一致变化，绝大部分抽油机配重严重不平衡，造成过大冲击电流，冲击电流*大5倍工作电流，达到额定电流3倍。调整好平衡配重，可降低冲击电流是正常工作电流1.5倍。
▲ 负载特性：是恒速运行，配重，是变转矩，变功率负载一个循环周期内有两次发电状态，起动力矩大、惯性大。国内油田使用抽油机普遍存问题：运行时间长，“大马拉小车”，效率低，耗能大，冲程和冲次调节不方便，空抽现象。
四．传统抽油机变频器改造难点
抽油机变频节能改造做了大量尝试，但都不太成功，主要问题是：
★ 抽油机一个工作循环中，有两次发电状态，尤其当配重不平衡时，产生“泵升电压”很高，靠加大变频器直流侧电解电容和减小制动电阻值，不能完全解决问题，油层变化，“泵升电压”也变化。
★ 抽油机启动需要较大起动转矩，如变频器参数设置不当，易造成过流或不能启动。
★ 变频节能改造设计方案很少考虑油井油面、油浓度变化等情况。提高产量方面，效果不佳。
五．解决方案
抽油机变频改造存问题，我司提出以下解决方案：
★ 采用变频调速技术，使电机转速与抽油机负载匹配。前期井中刚开采，油量大，让变频器运行到65HZ，电机转速提高30%，采油率比工频提高20%，工效提高1.2倍。中、后期井中，油量减小，降低转速，减少冲程，一般频率运行至35～40HZ之间，电机转速下降30%。节电率可达25%，提高了功率因数。
★ 动态调节抽油机冲程频次，油井由浅入深抽取，油量逐渐减小，出现泵充满度不足，泵效下降，当油井供油能力小于抽油泵排量时，就造成泵抽空和液击现象。降低频率，电机转速下降，提高充满度，节能增加原油产量。
★ 动态调节抽油机上下行程速度，适当降低下行程速度，提高泵内充满度，适当提高上行程速度，可减小提升中漏失系数，使抽油机工作*佳运行状态，有效提高单位时间内原油产量。
★ 启动力矩大，运行中负荷低，冲击电流大
要从根本上解决问题，加大电动机极对数或增大减速箱速比，增大输出力矩。变频器正常运行80～90HZ。这也有利于减少发电状态能量，减少“泵升电压”。
★ 再生能量处理问题
增大变频器直流侧滤波电容容量；
减少制动电阻值，提高制动系统耗电能力，或直接使用回馈制动，减小能量损失；
发电时，频率增大。
★ 防空抽，增产。动态调节抽油机冲程频次和上、下行程速度。设定电机输出功率标准值，实时检测电机输出功率，控制电机转速，大于标准值，加速。反之减速，实现闭环控制。
六．结束语
油井类型和工况千差万别，井下渗油和渗水量每时每刻都在变．抽油机负载变化是无规律，故采用变频调速技术，使抽油机运作规律适应油井变化工况，实现系统效率提高，达到节能增产目的。
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