抽油机变频控制柜在采油管理中的实际应用探讨

周慧（中国石油辽河油田沈阳采油厂，辽宁 沈阳 110316）

近几年来，各类先进技术被越来越多应用在了工业领域上，其中最为广泛的要数变频技术，其结合了传感器技术、计算机技术、模糊控制技术、信息技术以及变频调速技术等，能够改善抽油机能耗问题。同时可实现抽油机的软启动与软停止，满足地下参数变化大的特点。因此在未来的发展过程中，抽油机变频控制柜的应用必然会更加深入。

1 抽油机变频柜运行机理分析

1.1 工作原理概述

在当下的技术发展过程中，抽油机变频柜的主要优势技术有很多，其中包括吸收式电容、回馈型制动系统、制动电阻等，这些技术都使得抽油机变频柜具有了处理再生能源的性能。其中最为先进的技术就是回馈型制动系统，其可以通过回馈装置使得电能被返还回电网内，通常情况是这种技术需要与水磁电机配合进行，实现更好的节能效果。据以往实践证明，这种方式的节电率可实现30%-60%。

1.2 变频柜油井增产原理分析

动态的节能装置往往采用输入最小荷载、最低频率、最高频率或正常频率，来完成分析处理示功图以及采集荷载的目标。在最低与最高频率范围内，变频柜能够实现分段式的运行模式，其装置的上半段运行较快，下半段运行较慢，这样就可以避免“空抽”情况，提高设备的工作效率，增加原油的产量。

1.3 电动机节能原理分析

一般情况下，电动机的正常运行依赖于本身的负荷能力，不同型号的电动机，其负荷能力也略有不同。功率与效率因数会在负荷率的影响下发生改变，其存在一个临界点，而这一点就被称为电动机的临界负荷率。在实际工作过程中，想要起到节能的效果，就必须确保电动机本身的负荷率超过临界负荷率[1]。

2 游梁式抽油机电动机运行特点分析

作为机械采油的主要设备，游梁式抽油机一般占机井总数的75%。实际运行过程中会受具有冲击性特征的交变负荷影响，因此驱动电动机运行状态下保证具有很强的过载能力而且其容量也许保持足够的裕度。同时，一个冲刺内，电动机存在两段发电状态，若电流相位角超过90°，即处在发电状态，此时抽油机电动机的发电效果主要是被游梁的平衡性所影响，游梁的平衡性越差，发电效果越好。同时，油杆在运动过程中容易发生弹性形变，加之惯性作用，使其在上下死点形成冲击，这也就使得该类型抽油机的工作效率大幅度下降。因此，在对这类抽油机进行使用的过程中，应提高其电动机本身的工作效率，提升电动机的负荷率，进而改变其节能性能。相比之下，后者的节能潜力更大一些。

3 油田电动机节能分析

目前，油田使用的电动机的节能措施主要包括3类。其一是利用改变电源频率的方法，改变电动机的机械运行规律，降低电动机的负荷；其二，在电动机的设计阶段就改变其机械特性，彻底改变电动机的符合；其三，提高电动机的功率因素，同时提高其负荷率，达到节能的效果。

3.1 变频调速电动机

在目前节能技术上，变频调速技术发展比较成熟。其节能的主要原理是借助变频器的变频技术，降低电动机电源的容量，使得电动机本身的负荷率得到了显著的提升。而且若其输入功率因数保持在1左右，会使上下冲程的速度比值发生转变，也就改善了抽油系统内部的配合，因此，在系统配合上就实现了节能的目的。但是这种电动机也存在着一些缺点，比如成本较高、管理较复杂等，或其谐波对电网会造成一定的影响，而且变速器自身也有一定的功率损耗，同时会增大电动机的附加损耗。

3.2 稀土永磁同步电动机分析

这种电动机具有效率高、机械特性强等特点，无法实现机、杆、泵的相互配合，也因此不具备系统节能作用。而且相比普通电动机，其成本也要高出50%左右，加上启动电流过大，很容易在启动时出现电动机转矩震荡的情况[2]。

4 抽油机变频控制柜的应用分析

当前，采油管理中主要引用的为抽油机能量回馈智能变频控制柜。相比普通的变频柜，它能够使再生电能变成交流正弦波，然后利用滤波器将电能回馈电网，实现了电能的二次利用。电磁调速电机在经过一定的节能技术改造后，将其控制旋钮调至最大，然后将变频器的频率设定到最低档，这样就进行了正常的冲次。在对抽油机变频控制柜的回馈性能进行使用时，其一般表现为如下特点：

首先，这种技术实现了电动机的软启动和软停机，减少了频繁启动对电动机内部结构造成的损伤，提高了电动机的使用寿命。其次，具有保护过压、过载、过流、短路、缺相、三相不平衡的功能。第三，确保电能能够回馈到电网之中，增加了电能的利用率，降低了使用成本。第四，有效地对抽油机的运行速度进行调整，降低了其内部构造之间的摩擦，降低了抽油机的损耗。第五，该抽油机还拥有工频旁路系统，可以根据实际的需要进行旁路转换，使得其运行稳定性得到了提升[3]。

5 结语

实际进行采油管理时，应以抽油机运行特点为依据，利用其工作特性与机械特性的双重作用，在确保运行稳定与可靠的前提下进行转差损耗的降低，保证抽油效率的提高，同时实现良好的节能效果，也进而增加了经济效益以及社会效益。但抽油机变频控制柜在应用过程中，仍存影响节能效果的问题，因此仍需不断地探索与改善。

[1]文斌.抽油机变频控制柜在采油管理中的具体应用[J].中国石油和化工标准与质量，2014（11）：224-225.

[2]刘春波.抽油机变频控制柜在采油管理中的应用[J].科技信息，2013（7）：47-49.

[3]寻长征.抽油机变频控制柜在采用管理中的应用[J].技术创新，2010（6）：101-103.