曳引变频调速电机型抽油机

佘金彪

摘要：随着社会的不断进步与科学技术的发展，能源问题和环境问题成为当今社会讨论的焦点，在寻找新能源，保护环境，改良环境的同时，新型环保节能产品也应运而生。河南思科石油环保设备有限公司根据现有实际情况创新研发了智能型环保节能产品一塔架变频调速电机型抽油机，这种抽油产品将数字化控制技术与直线抽油方式相结合，切实有效的解决了常规抽油机耗电量大、维护困难、调参困难、冲程短、机械效率低等问题。经现场实际应用证明：塔架变频调速电机型抽油机运行工况良好，故障率低，安全可靠，是—种具有广阔市场前景的高效节能环保产品。

根据市场调查，针对常规游梁抽油机，许多油田机械制造生产厂商都尝试开发长冲程、低冲次塔式抽油机，大多数是采用传统电机带动减速机，通过控制系统使电机换向，带动减速机做换向运动。这些机型，实现了长冲程、调参容易、有效降低耗电量，但长期不问断的连续运行，轴承润滑和齿轮疲劳问题无法得到保障，运行噪音高，使运行可靠性降低，同时节能环保效果不明显，因而推广效果不佳。

河南机厂创新研发的塔架变频调速电机型抽油机，此抽油机具备以下特性：a、采用世界领先的变频闭环矢量控制及永磁同步电机技术，使输出力矩能自动根据负载的变化而调整，始终满足负载的变化，达到最佳的节能效果。b、采用先进工业控制器及人机操作界面，运行参数明了，调参方便、快捷，实现柔性启动，系统运行按设定曲线运行，换向无刚性冲击，低噪音（55dB）。c、主机采用高性能永磁低速、大扭矩电机驱动，电磁换向，无齿轮减速箱部件，无磨损，系统通过抽油杆与配重箱形成天平式平衡，实现运行时的平衡，无功损耗接近零，从而使机械效率达到95%以上。d、主机配置抱闸功能，配重箱配备安全刹车装置，运行时运动部件与人隔离，操作机器与高压电隔离，调平衡时配重落地调整，安全无忧。e.翻转让位，修井作业方便。

1.结构及其原理

该型机由动力传动系统、控制系统、机架及提升装置、平衡箱、平衡箱安全刹车系统等组成，适用于普通采油作业，特别适用于长冲程、低冲次的采油工况。

其工作原理是：电机驱动一级皮带减速轮，通过减速轮同轴上的驱动轮和导向轮驱动钢丝绳组（宽带）。钢丝绳组（宽带）一端和平衡箱连接，另一端通过悬绳器悬挂光杆；电机运行时，系统通过安装在机架中部的霍尔元件，自动检测到平衡箱位置，并反馈给控制系统，控制系统控制电机带动悬点符合做上下平稳运行。运行过程中利用光电信号检测平衡箱的运动位移，来消除运动过程中的累积误差。

2.动力传动系统

动力传动系统是利用低速大扭矩永磁同步电机，经过一级皮带减速；采用柔性钢丝绳（宽带）传动使整机具有过载保护，避免了刚性冲击。

3.智能控制系统 智能控制系统由高过载能力矢量控制变频器、可编程控制单元及速度、重力、光电等各种传感器构成的智能化控制系统。其特点如下：

（1）.可人机对话，可实现冲程、冲次无级调速；

（2）.可监控冲程、冲次、电流、频率、转矩、输出功率、抽油杆运行速度与时间等屏幕显示，可实现远程监控；

（3）.自动判断光杆是否失重，实现紧急停机；

（4）.对电机全程自动控制，并具有超载、失载、过热、缺相、短路保护、故障记忆等功能；

4.创新技术的应用

（1）.平衡箱的安全制动系统，该系统由离心式机械双向动作限速器、制动转向盘、安全制动钳组成。

安全制动原理：通过连接在平衡箱的钢丝绳即时追踪平衡箱的运行速度，当平衡箱的运行速度超出限定速度时，离心机械限速器动作，反馈信号使电机制停，利用平衡箱加速下行的惯量，通过钢丝绳的另一端拉紧装在平衡箱上的安全制动钳，抱刹导轨，利用摩擦力制动平衡箱，实现平衡箱的安全制动，避免井口侧失载引起的事故。

（2）.机架翻转装置

修井作业工位让开装置：涨紧轮和导向轮轮架通过和机架连接的轴进行旋转，卸掉载荷，涨紧轮向下旋转，导向轮向上旋转，这时导向轮可避开井口1200mm，为修井让出作业空间。

（3）.设备动力系统采用外转子永磁同步电机，具有噪音低、低转速、大扭矩、低能耗的性能特点。

5.节能及环保特性

塔架变频调速电机型抽油机在实际运用中，永磁同步电机配合高过载能力的矢量控制变频器，实现了输出力矩与负载的最佳匹配，达到最佳节能效果，功率因数达到0.98，切实达到了高效节能的目的。

6.主要特点

（1）.操作简便，以人为本。应用了人机工程学原理，控制系统实现智能化，可人机对话，利用触摸屏调整参数、实现多参数的远程联网监控，并显示运行参数，故障发生时间和故障原因，减轻维修人员的工作强度。

（2）.运行平稳安全。该机驱动装置均安装在塔架顶部的驱动平台上，平衡箱运行于封闭的塔架内，有效减少对周围人畜的误伤害，当发生抽油杆断裂事故时，平衡箱下方有制动系统，实现平衡箱的安全制动，避免井口侧失载引起的事故。

（3）.提高抽油泵的工作效率。该型抽油机具有匀速运行段长、上下行速度可以分别调整的特点，工作时可以根据不同的井况分别调整上行和下行速度，充分提高了油泵的充满度系数和工作效率。

7.结语

抽油机在石油开采中占据及其重要的位置，新技术的研发，环保节能，提高抽油机的效率是油田开发的重心。同时，我国目前大力倡导发展绿色循环经济，因此，更要加大技术与设备的创新力度，与油田的特点相结合对抽油机进行研制，提高其经济效益。

参考文献

[1]万邦烈.采油机械设计计算[M]北京石油工业出版社，1994.