一、引言

能源是現(xiàn)代工業(yè)生命的基礎(chǔ)，石油依然是工業(yè)的主要能源。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)石油消費(fèi)量顯著增加，國(guó)際石油價(jià)格也處于不斷的波動(dòng)中，石油天然氣等能源產(chǎn)業(yè)在國(guó)家經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)中的地位越來(lái)越高，廣泛影響著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。有效控制生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，提高油氣生產(chǎn)的工作效率，降低能耗，提升油田的整體信息化是目前石油開(kāi)采作業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

二、游梁式抽油機(jī)情況

游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)為反復(fù)地上下提升，一個(gè)沖程提升一次，其動(dòng)力來(lái)自于電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的兩個(gè)重量相當(dāng)大的平衡塊，當(dāng)平衡塊提升時(shí)，將采油機(jī)桿送入井中，平衡塊下降時(shí)，采油桿提出帶油至井口。由于電機(jī)轉(zhuǎn)速一定，在滑塊下降過(guò)程中，負(fù)荷減輕，電機(jī)拖動(dòng)產(chǎn)生的能量無(wú)法被負(fù)載吸引，導(dǎo)致電機(jī)進(jìn)入再生發(fā)電狀態(tài)，將多余的能量反饋到電網(wǎng)，引起主回路母線電壓的升高，勢(shì)必會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，導(dǎo)致電網(wǎng)供電質(zhì)量下降，功率因數(shù)降低，頻繁的高壓沖擊會(huì)損壞電機(jī)，縮短電機(jī)壽命、維護(hù)量加大。

另一方面游梁式抽油機(jī)為了克服大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，采用的電動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際所需功率，工作時(shí)電動(dòng)機(jī)的利用率一般在20%~30%之間，最高不會(huì)超過(guò)50%，電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于輕載狀態(tài)，造成了電動(dòng)機(jī)資源的浪費(fèi)。并且抽油機(jī)的工作情況是連續(xù)變化的，這些都取決于地底下的狀態(tài)，若始終處于工頻運(yùn)行，勢(shì)必也會(huì)造成電能的浪費(fèi)。為了節(jié)能，提高電動(dòng)機(jī)的工作效率，需進(jìn)行變頻改造。

圖1游梁式抽油機(jī)

三、方案介紹

為了回饋再生能量，提高效率，采用能量回饋裝置，將再生能量回饋電網(wǎng)。所謂能量回饋裝置，其實(shí)就是一臺(tái)有源逆變器。按采用的功率開(kāi)關(guān)器件的不同又可以分為晶閘管（SCR）有源逆變器及絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）逆變器兩種，它們的共同特點(diǎn)是可以將變頻器直流回路的電壓反饋到電網(wǎng)。

圖2變頻器+能量回饋單元

1、方案特點(diǎn)

通過(guò)油田現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的抽油機(jī)的示功圖表明變頻器組成數(shù)字化抽油機(jī)運(yùn)行良好，抽油機(jī)工作在狀態(tài)。變頻器作為控制的解決方案在數(shù)字化抽油機(jī)應(yīng)用中有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）、變頻解決方案，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)油井負(fù)荷大小使抽油機(jī)達(dá)到平衡狀態(tài)，根據(jù)油井的產(chǎn)液     量使抽油機(jī)工作在合理的沖次，并根據(jù)油井工況對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行有效的保護(hù)；從而最大限度的使抽油機(jī)的運(yùn)行參數(shù)與油井參數(shù)相一致，發(fā)揮抽油機(jī)的工作能力，實(shí)現(xiàn)低碳開(kāi)發(fā)和節(jié)能開(kāi)采；

（2）、變頻器內(nèi)置的通訊功能，提供RS485通訊接口，使之與RTU控制模塊的通訊連接更加簡(jiǎn)便；

（3）、模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的維護(hù)更加簡(jiǎn)單；

（4）、變頻器具有短路、過(guò)載、過(guò)壓、缺相、失速等多種保護(hù)和故障輸出功能，能有效保證系統(tǒng)安全高效的運(yùn)行；

（5）、可以通過(guò)站控平臺(tái)有效實(shí)現(xiàn)變頻器的參數(shù)調(diào)整及管理要求，實(shí)現(xiàn)真正意義上的井場(chǎng)無(wú)人值守。

2、客戶反饋

長(zhǎng)慶油田某采油廠2012年使用能量回饋式電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)135臺(tái)。經(jīng)測(cè)試其平均噸液有功節(jié)電率為32％，平均噸液無(wú)功節(jié)電率為43％，功率因數(shù)平均提高0.21，綜合節(jié)電率為35％。形成年節(jié)電能力456萬(wàn)千瓦時(shí)，年節(jié)電效益320萬(wàn)元。

四、結(jié)束語(yǔ)

邁凱諾KE300A系列變頻器以其優(yōu)越的性能在油田的節(jié)能改造中發(fā)揮著重要作用，在井場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行受到一線員工的好評(píng)，由它帶來(lái)的無(wú)級(jí)調(diào)速大大降低了現(xiàn)場(chǎng)沖次調(diào)節(jié)的作業(yè)強(qiáng)度和時(shí)間，其能量回饋功能使其節(jié)能達(dá)到優(yōu)化。隨著油田數(shù)字化、信息化的推廣，KE300A系列變頻器必將在抽油機(jī)的節(jié)能改造中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。