一、概述

磕頭機(jī)即游梁式抽油機(jī)是油田廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)抽油設(shè)備，通常由普通交流異步電動機(jī)直接拖動。其曲柄帶以配重平衡塊帶動抽油桿，驅(qū)動井下抽油泵做固定周期的上下往復(fù)運(yùn)動，把井下的油送到地面。在一個沖次內(nèi)，隨著抽油桿的上升/下降，而使電機(jī)工作在電動/發(fā)電狀態(tài)。上升過程電機(jī)從電網(wǎng)吸收能量電動運(yùn)行；下降過程電機(jī)的負(fù)載性質(zhì)為位勢負(fù)載，加之井下負(fù)壓等使電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，把機(jī)械能量轉(zhuǎn)換成電能回饋到電網(wǎng)。

然而，井下油層的情況特別復(fù)雜，有富油井、貧油井之分，有稀油井、稠油井之別。恒速應(yīng)用問題顯而易見。如拋卻這些不談，就抽油機(jī)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(fù)雜情況也對每沖次抽出的油量有很大的影響。看來，只有調(diào)速驅(qū)動才能達(dá)到最佳控制。

引進(jìn)調(diào)速傳動后，可根據(jù)井下狀態(tài)調(diào)節(jié)抽油機(jī)沖程頻次及分別調(diào)節(jié)上、下行程的速度，在提高泵的充滿系數(shù)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(diào)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(shù)偏低等問題，獲得節(jié)能增效的同時又能提高整機(jī)壽命。尤其是油泵的壽命，減少機(jī)械故障提高可靠性，綜上，用變頻調(diào)速改造采油設(shè)備勢在必行。

二、通常所用的變頻調(diào)速方案

通常所用的實(shí)用方案如下簡圖A所示

抽油機(jī)電機(jī)是由普通變頻器直接驅(qū)動，只是在變頻器中加裝外接制動單元而已。當(dāng)抽油桿工作于下降沖程時，電機(jī)工作于發(fā)電狀態(tài)，由電阻發(fā)熱消耗這部分能量。然而，不同的油井不同的設(shè)備配合調(diào)整不當(dāng)或制動電阻接點(diǎn)氧化、接觸不良等均可引起抽油機(jī)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(yùn)行結(jié)果表明，調(diào)速效果沒問題但由于抽油桿下降時電機(jī)發(fā)出電能已由制動電阻白白消耗，故節(jié)電效果不理想。

三、本公司推薦的變頻調(diào)速方案

本方案系統(tǒng)簡圖B如下

這是本公司專門為磕頭機(jī)而設(shè)計的調(diào)速系統(tǒng)。方案中采用了PWM結(jié)構(gòu)，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(jī)發(fā)電狀態(tài)產(chǎn)生的再生能量回饋電網(wǎng)，節(jié)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(jié)能效果。

本案與同容量能耗制動制動變頻調(diào)速的對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本案與能耗制動變頻調(diào)速的節(jié)能分析比較

注：節(jié)約電費(fèi)是按照每年運(yùn)行10個月，電費(fèi)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(yīng)不同磕頭機(jī)的不同工況，同時考慮戶外惡劣工作環(huán)境，主回路使用SCR無觸點(diǎn)開關(guān)，確保了整機(jī)在高效率、高可靠性下運(yùn)行。 運(yùn)行結(jié)果顯示總節(jié)電率比總述方案高約20%以上，并均可達(dá)到30～50%，節(jié)電效果令人滿意。如同時考慮產(chǎn)油量的增加，則投入該設(shè)備的成本回收期約在1年左右。