伟创电气AC100系列变频器在油田抽油机上的应用

1概述            我国产油区很多油田均为低孔低渗的复杂断块油田，大多采用游梁式抽油机，俗称“磕头机”。传统的抽油机由普通交流异步电动机直接拖动，因其机械特性，电机一直处于电动与发电两种状态之间切换，且切换频率较高。当电机处于发电状态时，会将多余能量反馈至电网，引起主回路母线电压升高，降低电网供电质量，频繁的冲击也会造成电机的损坏，影响生产效率，增加维护成本，给企业造成重大的损失。为了进一步提高采油效率，降低维护成本，提高抽油机数字化、信息化、智能化程度，新一代抽油机专用驱动器的普及应用显的尤为重要。

图1：抽油机外形

2工作原理            当抽油机工作时，驴头悬点上作用的载荷是变化的。上冲程时，抽油杆柱带着柱塞向上运动，柱塞上的游动阀受管内液柱压力而关闭。此时泵内压力降低，固定阀在环形空间液柱压力(沉没压力)与泵内压力之差的作用下被打开。泵内吸入液体、井口排出液体。下冲程时，柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。泵内压力增加，当泵内压力大于柱塞以上液柱压力时，游动阀被顶开， 柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上部，使泵排出液体，抽油机杆柱转而对电动机做功，使电动机处于发电机的运行状态。

图2：抽油机各机构名称

由此可见当抽油机未进行输出平衡时，上、下冲程的载荷极不均匀，这样严重影响了抽油机的连杆机构、减速箱和电动机的效率和寿命，恶化抽油杆的工作环境，增加它的断裂次数。因此整个抽油机的改造工作重点在于电机能根据不同的做功情况调整自己的输出，降低电能的损耗，减少对电网的冲击，并且还要具备强大的联网能力，方便客户进行远程的监控与维护。

图3：普通控制时的电机做功图

3解决方案    

根据我国油田分布特点，抽油机工作现况，将控制的驱动部件选用我司AC100系列矢量型变频调速器。

图4:现场安装调试

相比传统的抽油机变频调速系统，我司AC100专门针对油田行业进行了以下优化：

1、冲程设定自学习功能。功能说明：当进入冲程修改界面后只需要进行一次自学习即可得到冲程范围。

2、无接近开关或者接近开关损坏后的冲程自学习功能。功能说明：无接近开关或接近开关失效后，通过手动自学习方式，可以使抽油机在短时间内继续运行。

图5：无接近开关或者接近开关损坏后的冲程自学习流程图

3、增加电参界面。功能说明：显示电流平衡度、功率平衡度和平均功率平衡度等相关电参数，方便客户对抽油机的能效进行评估。

4、丰富的通信扩展能力方便客户进行设备的远程管理、维护以及各种抽油数据的采集。我司AC100控制器可选配CANOPEN通信模块，无线GPS模块等，用户可根据自己的实际情况进行选配。

图6：无线组网拓朴图

    经过现场实际生产考验我司AC100在抽油机上的表现获得了一致好评。 因为篇幅的原因，这里将不在对AC100相关参数一一列举。

4结束语    

AC100简单的操作方式，各种参数的自学习功能几乎是一键完成，大大降低了现场操作人员的工作强度；强大的组网能力，让油井的数据采集、设备的监控与维护可以实现远程操作，为油田的无人化、智能化、信息化生产提供可能。