森兰 变频器在游梁式抽油机中的应用

• 关键词：森兰,变频器,游梁式抽油机
• 摘要：目前，在陕北、甘肃和宁夏等地，油田采用的抽油设备中，有一部分为游梁式抽油机，数量也比较多。游梁式抽油机运动为反复地上下提升，一个冲程提升一次，其动力来自于电动机带动的两个重量相当大的钢质滑块，当滑块提升时，类似于杠杆的作用，将采油机杆送入井中，滑块下降时，采油杆提出带油至井口，当负荷不平衡时，在滑块下降过程中，电机进入再生发电状态，产生再生能量，再生能量反馈到变频器的直流侧，引起主回路直流母线电压的升高，这样会危及变频器的安全，极不利于抽油设备的安全运行。另一方面，游梁式抽油机引入两个大质量的钢质滑块，导致抽油机的起动冲击大等诸多问题。

目前，在陕北、甘肃和宁夏等地，油田采用的抽油设备中，有一部分为游梁式抽油机，数量也比较多。游梁式抽油机运动为反复地上下提升，一个冲程提升一次，其动力来自于电动机带动的两个重量相当大的钢质滑块，当滑块提升时，类似于杠杆的作用，将采油机杆送入井中，滑块下降时，采油杆提出带油至井口，当负荷不平衡时，在滑块下降过程中，电机进入再生发电状态，产生再生能量，再生能量反馈到变频器的直流侧，引起主回路直流母线电压的升高，这样会危及变频器的安全，极不利于抽油设备的安全运行。另一方面，游梁式抽油机引入两个大质量的钢质滑块，导致抽油机的起动冲击大等诸多问题。除了上述两方面问题之外，油田采油的特殊地理环境决定了采油设备有其自有的运行特点，在油井开采前期储油量大，供液足，为提高功效可采用工频运行，保证较高的产油量；在中、后期，由于石油储量减少，易造成供液不足，电机若仍工频运行，势必浪费电能，造成不必要的损耗，这时须考虑实际工作情况，适当降低电机转速，减少冲程，有效提高充盈率。

为了解决上述问题，可将变频技术引入到游梁式抽油机控制中去。根据电机理论可知，其转速公式为：

其中：p为电动机的极对数，s为转差率，f为供电电源频率，n为电动机的实际转速。从上式可以看出，电机转速与频率近似成正比，改变频率即可以平滑地调节电机转速，从而可以连续地改变提油机的抽油速度。根据电动机工作电流的大小确定电动机的工作频率，这样可以根据井况的变化，方便地调节抽油机的冲程，达到节能和提高电网功率因数的目的。同时变频调速器具有低速软启动，转速可以平滑地大范围调节，对电动机保护功能齐全，如短路、过载、过压、欠压及失速等，可有效地保护电机及机械设备，保证设备在安全的电压下工作，具有运行平稳、可靠，提高功率因数等诸多优点，是采油设备改造的理想方案。

在实际的应用过程中有些问题需要关注，如游梁式抽油机的发电状态产生的能量的处理。通常采用普通变频器加能耗制动单元可比较方便地实现，这是以多耗电能为代价的。也可以用回馈单元将再生能量反馈到电网，节能效果更好。目前我公司已在陕北、甘肃和宁夏等地油田上成功地将变频器应用在此设备上，得到很好的使用效果。