微能產品在磕頭機的變頻調速應用

磕頭機即游梁式抽油機是油田廣泛應用的傳統抽油設備，通常由普通交流異步電動機直接拖動。其曲柄帶以配重平衡塊帶動抽油桿，驅動井下抽油泵做固定周期的上下往復運動，把井下的油送到地面。在一個沖次內，隨著抽油桿的上升/下降，而使電機工作在電動/發電狀態。上升過程電機從電網吸收能量電動運行；下降過程電機的負載性質為位勢負載，加之井下負壓等使電動機處于發電狀態，把機械能量轉換成電能回饋到電網。

然而，井下油層的情況特別復雜，有富油井、貧油井之分，有稀油井、稠油井之別。恒速應用問題顯而易見。如拋卻這些不談，就抽油機油泵本身而言，磨損后的活塞與襯套的間隙漏失等都是很難解決的問題，況且變化的地層因素如油中含砂、蠟、水、氣等復雜情況也對每沖次抽出的油量有很大的影響。看來，只有調速驅動才能達到最佳控制。

引進調速傳動后，可根據井下狀態調節抽油機沖程頻次及分別調節上、下行程的速度，在提高泵的充滿系數的同時減少泵的漏失，以獲得最大出油量。尤其是采用變頻調速既無啟動沖擊，又可解決選型保守、線路較長等所致的功率因數偏低等問題，獲得節能增效的同時又能提高整機壽命。尤其是油泵的壽命，減少機械故障提高可靠性，綜上，用變頻調速改造采油設備勢在必行。

二、通常所用的變頻調速方案

通常所用的實用方案如下簡圖A所示，

抽油機電機是由普通變頻器直接驅動，只是在變頻器中加裝外接制動單元而已。當抽油桿工作于下降沖程時，電機工作于發電狀態，由電阻發熱消耗這部分能量。然而，不同的油井不同的設備配合調整不當或制動電阻接點氧化、接觸不良等均可引起抽油機下降沖程變頻器回線過壓，引起變頻器故障率偏高。

該方案的運行結果表明，調速效果沒問題但由于抽油桿下降時電機發出電能已由制動電阻白白消耗，故節電效果不理想。

三、本公司推薦的變頻調速方案

本方案系統簡圖B如下

這是本公司專門為磕頭機而設計的調速系統。方案中采用了PWM結構，除原有逆變器外，另一逆變器取代通用變頻器的外加能耗制動單元，把電機發電狀態產生的再生能量回饋電網，節省了通用變頻器能耗制動電阻上消耗的能量，從而獲得了理想的節能效果。

本案與同容量能耗制動制動變頻調速的對比實驗結果

本案與能耗制動變頻調速的節能分析比較

注：節約電費是按照每年運行10個月，電費0.52元/度計算

本方案中回饋部分的快速性和出力能力均能適應不同磕頭機的不同工況，同時考慮戶外惡劣工作環境，主回路使用SCR無觸點開關，確保了整機在高效率、高可靠性下運行。

運行結果顯示總節電率比總述方案高約20%以上，并均可達到30～50%，節電效果令人滿意。如同時考慮產油量的增加，則投入該設備的成本回收期約在1年左右。