保瓦博士” 油田抽油機變頻節電控制柜
一．概況
抽油機是目前采油生產中主要設備，其數量達10萬臺以上。電動機裝機總容量3500萬KW，年耗電量達百億度以上。抽油機用電量約占油田總用電量40%，運行效率非常低，平均運行效率25%，功率因數低，電能浪費大。抽油機節能潛力非常巨大，石油行業也是推廣“電機系統節能”重點行業。
二．抽油機變頻改造幾個好處
▲ 大大提高功率因數，（0.25～0.5提高0.9以上）。減小了供電電流，減小了電網及變壓器負荷。
▲ 動態調整抽取速度，節能，節電，同時增加原油產量。
▲ 實現真正“軟啟動”對電機變速箱抽油機，避免過大機械沖擊，延長設備使用壽命。
三．抽油機負載分析
▲ 國內應用*廣泛是游梁式豎井抽油機，它有三部分組成：
★ 面部分：由電動機、減速器和四連桿構成；
★ 井下部分：抽油泵（吸入閥、泵筒、柱塞和排油閥），它懸掛套管中下端；
★ 抽油桿柱：連接面抽油機和井下抽油泵中間部分
▲ 抽油機電機負荷是按周期變化，開始啟動時，負荷很大，要求啟動轉矩很大。正常運行時負荷率很低，一般20%左右，高時負荷率30%。電機負荷曲線有2個峰值，分別為抽油機上、下沖程“死點”。
未進行平衡條件下，上、下沖程負載極度不均衡，上沖程時，需要提起抽油桿柱和液柱，電機需付出很大能量。下沖程時，抽油桿柱對電機作功，使電機處于發電狀態。通常抽油機曲柄上加上平衡塊，消除上下沖程負載不平衡度。平衡塊調節較好，其發電狀態時間和產生能量就小，抽油載荷是每時每刻變化，平衡配重，不可能隨抽油負荷作完全一致變化，絕大部分抽油機配重嚴重不平衡，造成過大沖擊電流，沖擊電流*大5倍工作電流，達到額定電流3倍。調整好平衡配重，可降低沖擊電流是正常工作電流1.5倍。
▲ 負載特性：是恒速運行，配重，是變轉矩，變功率負載一個循環周期內有兩次發電狀態，起動力矩大、慣性大。國內油田使用抽油機普遍存問題：運行時間長，“大馬拉小車”，效率低，耗能大，沖程和沖次調節不方便，空抽現象。
四．傳統抽油機變頻器改造難點
抽油機變頻節能改造做了大量嘗試，但都不太成功，主要問題是：
★ 抽油機一個工作循環中，有兩次發電狀態，尤其當配重不平衡時，產生“泵升電壓”很高，靠加大變頻器直流側電解電容和減小制動電阻值，不能完全解決問題，油層變化，“泵升電壓”也變化。
★ 抽油機啟動需要較大起動轉矩，如變頻器參數設置不當，易造成過流或不能啟動。
★ 變頻節能改造設計方案很少考慮油井油面、油濃度變化等情況。提高產量方面，效果不佳。
五．解決方案
抽油機變頻改造存問題，我司提出以下解決方案：
★ 采用變頻調速技術，使電機轉速與抽油機負載匹配。前期井中剛開采，油量大，讓變頻器運行到65HZ，電機轉速提高30%，采油率比工頻提高20%，工效提高1.2倍。中、后期井中，油量減小，降低轉速，減少沖程，一般頻率運行至35～40HZ之間，電機轉速下降30%。節電率可達25%，提高了功率因數。
★ 動態調節抽油機沖程頻次，油井由淺入深抽取，油量逐漸減小，出現泵充滿度不足，泵效下降，當油井供油能力小于抽油泵排量時，就造成泵抽空和液擊現象。降低頻率，電機轉速下降，提高充滿度，節能增加原油產量。
★ 動態調節抽油機上下行程速度，適當降低下行程速度，提高泵內充滿度，適當提高上行程速度，可減小提升中漏失系數，使抽油機工作*佳運行狀態，有效提高單位時間內原油產量。
★ 啟動力矩大，運行中負荷低，沖擊電流大
要從根本上解決問題，加大電動機極對數或增大減速箱速比，增大輸出力矩。變頻器正常運行80～90HZ。這也有利于減少發電狀態能量，減少“泵升電壓”。
★ 再生能量處理問題
增大變頻器直流側濾波電容容量；
減少制動電阻值，提高制動系統耗電能力，或直接使用回饋制動，減小能量損失；
發電時，頻率增大。
★ 防空抽，增產。動態調節抽油機沖程頻次和上、下行程速度。設定電機輸出功率標準值，實時檢測電機輸出功率，控制電機轉速，大于標準值，加速。反之減速，實現閉環控制。
六．結束語
油井類型和工況千差萬別，井下滲油和滲水量每時每刻都在變．抽油機負載變化是無規律，故采用變頻調速技術，使抽油機運作規律適應油井變化工況，實現系統效率提高，達到節能增產目的。
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