采油管理中抽油机变频控制柜应用分析技巧

【摘要】根据抽油机工作过程的特点，设计和开发了油井变频技术，将其应用到油田的管理中，能够从根本上减少抽油机工作过程的能耗。在传感器技术的辅助下，采用该技术，能够使抽油机的开采效率大大提高，并保持良好的运行状态，实现了模糊控制，并能够防止采油设备出现空耗的现象，提高了整体设备的节能效应。
【关键词】采油管理；抽油机；变频控制柜；应用分析
随着科技的不断发展，变频技术也快速发展，目前，该技术和传感器技术结合起来应用，能够实现模糊控制，明显降低了运行过程的能耗，减少了空耗的产生，体现了节能环保的时写作技巧念。另外，变频技术的应用使得油田的开发更简单，它与油田开发过程中地下参数不断变化这一特征相适应，并且能够实现抽油机的软启动方式，从而在油田开发管理中不断被推广应用。变频技术的应用，是伴随着计算机等各种技术的应用而发挥作用的，它们大大优化了油田的开发过程，从整体上提高了采油的综合效益。变频技术在石油开采中的应用和推广，一般更适应于在一些地下参数变化起伏比较大的热采区域中进行采油工作。随着其应用的不断推广，目前，变频技术在石油开采和管理中已经有越来越广泛的应用和发展空间。它将推动着油田开发往新的方向发展。

一、采油管理中抽油机变频控制柜节能的原理

在抽油机工作过程中，一般有两种工作状态，第一种是电动机中的驱动装置能够在抽油机运动时，从其中的电网中获取一部分电能；第二种运行状态是指能够在运行过程中释放热量，这是由于抽油机中的机械装置能够使电动机运转发电。这两种不同的工作状态实际上表明了抽油机能够实现能量的转换，将势能转化为电能，并将这些电能传到电网中。但是这个传递的过程是间接的，容易造成电能的浪费，而变频技术的应用，则使得这种能量能直接传递，从而减少了能量的消耗。
变频柜工作的原理：目前可以采用吸收电容、制动电阻以及回馈制动等各种方法来实现抽油机变频柜中对再生电能的处理。回馈制动是一种比较高级的方法，它通过了节能的改造，将永磁电机和变频柜结合起来使用，能够大大提高节能的效率，节省的电能能够达到百分之三十至百分之六十。
变频柜增产的原理：对动态的节能装置进行设置，将其频率设为最高和最低、正常三种状态，将载荷设为最小，这样子就能够通过对载荷的实时采集来实现对示功图的分析和处理。变频柜的应用，是将频率在最高和最低的一整段中分段进行工作，从而实现了上部快，而下部慢的运行状态，降低了空耗产生的概率，使得泵的效率大大提高，从而提高了原油开采的产量。
电动机节省能耗的原理：电动机在运行过程中，其效率的高低跟电动机的负荷率有关，对于一些功率不同的电动机，它的效率的下降程度不一样，功率和效率都会受负荷载影响，并存在着一个临界的负荷率，当大于等于该值时，负荷载主要是影响功率，使其降低，因此为了节能，必须提高负荷率，一般是将其控制在百分之七十以上。

二、常用抽油机的电动机工作特点

游梁式抽油机在所有采油的机械中所占的比例最大，占了百分之七十五以上。这种机械在工作过程中会受到周期变化的负荷的冲击性影响，因此在选择电动机的时候，应该选择具有较高的承载能力和较高容量的。另外，该机械的电动机在每一个冲饮中的发电状态有两种，发电跟平衡效果有很大关系，平衡效果越好，则发电越少。抽油机的抽油杆在上下死点中会发出冲击，这大大降低了电动机在运行中的效率。所以，在进行游梁式抽油机的节能改造时，应该改变电动机这种不良的机械特征，还需要提高电动机的负荷率。但一般来说，前者的节能效果是较好的。

三、油田开采中的电动机节能的途径以及相关电动机节能的情况

油田开采中电动机的节能途径主要有：第一，将电动机的机械特性人为进行改造，例如，可以将电源的频率改动，使其硬特性去除，而与负荷的柔特性良好配合；第二，是在设计的时候就对其特性进行考虑，并从源头上改善其特性，以提高其运行的效率；第

三、应该不断提高负荷率的值，来实现节能的效果。

目前，变频调速节能技术的发展已经较为成熟，它是将抽油机中的电动机进行改造，在其电源中加上一个变频器，来使电动机的容量降低，提高运行的负荷率。由于变频器的调速作用，改变了上下冲程的速度之比，并且其输入的功率的值和1很接近，从而使得抽油机整个系统中各个部分能够很好地配合，实现了节能的目的。但是这种经过变频器改造的电动机也有一定的缺陷，它的成本较高，并且进行现场管理时难度比较大，同时，变频器的使用，也附加进了百分之六左右的功率消耗。同时，电网还受变频器的谐波影响，这种谐波会增加电动机的损耗。稀土永磁同步电动机的效率比一般的电动机要高，功率值也达到了0.9，但是由于它在运行中所具有的机械硬特性比一般的电动机更高，因此，一般情况下，不能改良其系统的配合，节能效果不佳。同时，这种电动机的成本更高，比一般的电动机要高出一倍左右的价钱，并且启动的电流很大，不利于节能。

四、采油管理中抽油机变频控制柜的应用及其优点

在采油管理中将双变频技术应用到智能的变频控制柜中，能够实现抽油机中能量转化和传递的优化。这种变频控制柜和一般的变频控制柜有较大的差别，它能够将重新返回到变频器直流环节中的具有再生特性的电能转化和电网的电源具有相同相位的同步交流正弦波，并利用滤波，将这种再生电能传递给电网，供其利用。另外，对电磁调速电机进行一系列的节能改造，通过对其调速器的速度进行调整和设定，将其调到最大档的范围，并将变频器的频率降低，使其生产冲饮正常化，提高运行效率和节能

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效果。
采油管理中抽油机变频控制柜具有以下优点：
第一，对过流、过压、过载、缺相、短路、三相不平衡具有保护功能。第二，软启动、软停止，降低工频启动造成的电机和电缆的绝缘老化，延长了设备的维修周期及使用寿命。第三，安全可靠，可降低抽油机全系统的运行速度，以减轻传动、运动部分的疲劳和磨损。第四，能量回馈电网，增加运行经济效益。第

五、具有备用工频旁路系统，根据需要可转工频旁路运行，以保障正常生产。

采用本系列抽油机能量回馈智能变频控制柜取得了良好节能效果。通过对三厂采油一矿4-11-N20井等八口油井的调速电机改造后，经过前后对比测试节电率为31.5%。要进一步提高游梁式抽油机的节能效果，一方面应从改善现有电动机的机械特性人手，使其机械特性与抽油机的负载特性互相配合。另一方面是研制四象限变频器，可以把电动机发电状态所发的电回馈电网。目前在游梁式抽油机电动机节能方面需要解决的问题还很多，电动机节能情况不太理想，还需各方面做出更多的努力。
参考文献：
戴超仁,姜衍智,陈国成.油田电网优化与节能技术.北京:石油工业出版社,1995,26-40
萧南平.对游梁抽油机节能问题的探讨.石油机械,1997,25(3):41-43