抽油機(jī)節(jié)能電控裝置綜述（2）

摘要：介紹了幾種類(lèi)型的抽油機(jī)節(jié)能電控裝置，比較了它們的優(yōu)缺點(diǎn)和節(jié)能效果，并探討了其發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī)；節(jié)能；電控裝置

5??? 超高轉(zhuǎn)差率多速節(jié)能電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)裝置

5.1??? 作為節(jié)能措施的應(yīng)用

??? 抽油機(jī)由于其特殊的運(yùn)行要求，所匹配的拖動(dòng)裝置必須同時(shí)滿足三個(gè)最大的要求，即最大沖程，最大沖次，最大允許掛重。另外，還須具有足夠的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，以克服抽油機(jī)啟動(dòng)時(shí)嚴(yán)重的靜態(tài)不平衡。因此，往往抽油機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)確定的安裝容量裕度較大。如6型抽油機(jī)配Y200L-6/18.5kW，10型抽油機(jī)配Y250M-6/30kW等。20世紀(jì)80年代中分別引進(jìn)國(guó)外超高轉(zhuǎn)差電動(dòng)機(jī)（CJT）和超高轉(zhuǎn)差多極電動(dòng)機(jī)（CDJT）技術(shù)，對(duì)抽油機(jī)拖動(dòng)裝置進(jìn)行了大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，測(cè)試和分析，證明抽油機(jī)匹配CDJT節(jié)能拖動(dòng)裝置具有顯著的節(jié)能效果。

??? 其一，降低抽油機(jī)拖動(dòng)裝置的安裝容量裕量就是一個(gè)節(jié)能體現(xiàn)。功率匹配變化見(jiàn)表2。

表2??? 功率匹配變化

??? 由表2可知，由于所匹配功率下降，其對(duì)應(yīng)的額定電流相應(yīng)下降。網(wǎng)絡(luò)及電機(jī)繞組的銅耗與電流平方成正，電流的下降自然帶來(lái)了損耗的降低而達(dá)到節(jié)能。

??? 其二，CJT裝置軟的機(jī)械特性造就了抽油機(jī)運(yùn)行過(guò)程中電動(dòng)機(jī)功率的有功分量和無(wú)功分量的變化，促使輸入功率的降低。

??? 分析圖6，普通電動(dòng)機(jī)的T=f（s）機(jī)械曲線告訴我們，若負(fù)載超過(guò)T_max，則電動(dòng)機(jī)不能正常運(yùn)行，因此，轉(zhuǎn)速在n～n₀范圍變化較小。而CJT電動(dòng) 機(jī) 的 機(jī) 械 轉(zhuǎn) 動(dòng) 曲 線 告 訴 我 們 ，T_2st>T_st， 且 速 度 變 化 范 圍 大 ， 從 0～n₀均 能 運(yùn) 轉(zhuǎn) 。

圖6??? T－_s曲線

1—普通電動(dòng)機(jī)的T=f(s)曲線；

2—CJT電動(dòng)機(jī)的T=f(s)曲線；

T_H—普通電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩；

T_max—普通電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩；

T_st—普通電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩；

T_2st—CJT電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩；

n_H—普通電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的異步轉(zhuǎn)速；

n′—普通電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速

??? 電機(jī)機(jī)械特性的軟、硬就是指轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩變化的大小?！坝病保俣茸兓。弧败洝?，速度變化大。

??? 普通電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性較硬，在一定負(fù)載下，轉(zhuǎn)速n（或角速度ω）較大；CJT電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性較軟，在同一負(fù)載下，轉(zhuǎn)速n（或角速度ω）較低，即轉(zhuǎn)差率較大，具有降低扭矩峰值，減小抽油機(jī)懸點(diǎn)沖擊載荷的作用。因此，在某些工況具有節(jié)能效果。

??? 另外，通過(guò)對(duì)圖7所示效率，功率因數(shù)與輸出軸功率之間的函數(shù)關(guān)系分析可知：

圖7??? η=f(P)曲 線

1，2分 別 為 普 通 電 動(dòng) 機(jī) 的η及cosψ；

3，4分 別 為CJT電 動(dòng) 機(jī) 的η及cosψ；

○為 額 定 負(fù) 載 時(shí) 的η及cosψ；

?為 輕 載 時(shí) 的η及cosψ。

??? 1）普通電動(dòng)機(jī)的η及cosψ曲線陡峭；

??? 2）CJT電動(dòng)機(jī)的η及cosψ曲線平坦；

??? 3）普通電動(dòng)機(jī)在額定輸出功率點(diǎn)，η及cosψ較高，運(yùn)行最經(jīng)濟(jì)；

??? 4）在輕負(fù)載時(shí)，普通電動(dòng)機(jī)的η及cosψ較低，CJT電動(dòng)機(jī)的η及cosψ較高。

??? 從前面的介紹可知，抽油機(jī)固有的設(shè)計(jì)及運(yùn)行特點(diǎn)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行工況相比，不可避免地出現(xiàn)了大馬拉小車(chē)的不合理匹配。抽油機(jī)維持在PH點(diǎn)的負(fù)載，在現(xiàn)場(chǎng)從未出現(xiàn)過(guò)，絕大部分負(fù)載在電動(dòng)機(jī)額定功率（指輸出功率）20％～30％左右。對(duì)普通電動(dòng)機(jī)而言，如此運(yùn)行，其效率和功率因數(shù)特低。對(duì)CJT電動(dòng)機(jī)來(lái)講，由于曲線平坦，η及cosψ在負(fù)載變化情況下，其值變化不大，從而相對(duì)來(lái)講其η及cosψ高于普通電動(dòng)機(jī)，致使有功功率降低，功率因數(shù)提高。因此，就節(jié)能而言，抽油機(jī)匹配超高轉(zhuǎn)差電動(dòng)機(jī)是合理的。當(dāng)然，轉(zhuǎn)差率的高低，機(jī)械特性的軟硬是否越高越好、越軟越好？對(duì)于這一問(wèn)題，我們認(rèn)為新技術(shù)的成立與否是通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證的。轉(zhuǎn)差率高低，機(jī)械特性軟硬均應(yīng)適度，否則對(duì)其實(shí)用性、可靠性帶來(lái)不利影響。

??? 其三，軟的機(jī)械特性造就了抽油機(jī)懸點(diǎn)最大負(fù)荷降低，抽油泵上行速度緩慢，抽油桿的彈性變形減小，從而使抽油泵的填充系數(shù)增加，吸液量增大，每沖次來(lái)油量增加，使單位液耗電能降低。

??? 大量的資料證明，抽油機(jī)匹配超高轉(zhuǎn)差電動(dòng)機(jī)，具有顯著節(jié)能效果，而CDJT變極多速電動(dòng)機(jī)在抽油機(jī)應(yīng)用上其節(jié)能效果則更上一層樓。它通過(guò)轉(zhuǎn)速的切換而直接導(dǎo)致功率的切換。如6型抽油機(jī)原匹配電動(dòng)機(jī)18.5kW，更換為CDJT?5C型變極多速電動(dòng)機(jī)，其功率轉(zhuǎn)換為8/12/16kW三個(gè)功率等級(jí)，其裝機(jī)容量分別降低13.5％，35.14％，56.76％，額定電流分別降低15.4％，28％，31.4％。通過(guò)功率切換其節(jié)能效果非常明顯地展現(xiàn)出來(lái)。

5.2??? 作為調(diào)參（調(diào)沖）措施的應(yīng)用

??? 油田在采油過(guò)程中，從工藝或某些特定條件的需要出發(fā)，要調(diào)整沖次，過(guò)去和現(xiàn)在均采用較笨重的辦法，由專業(yè)人員到現(xiàn)場(chǎng)拆換皮帶輪的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)。整個(gè)過(guò)程需停機(jī)進(jìn)行，執(zhí)行該任務(wù)費(fèi)事、費(fèi)時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度大。采用CDJT變極變速拖動(dòng)裝置，則可由采油工在幾秒鐘中內(nèi)非常方便地按下按鈕就可實(shí)現(xiàn)調(diào)沖目的，且不影響生產(chǎn)。特別是有的油田需經(jīng)常調(diào)沖的區(qū)域采用該型產(chǎn)品，倍感方便，深受現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)組織者的歡迎。

5.3??? 降低設(shè)備維修費(fèi)用

??? CJT抽油機(jī)節(jié)能拖動(dòng)裝置所具有的軟機(jī)械性能，改善了抽油機(jī)驢頭懸點(diǎn)負(fù)荷的不均衡性，特別是啟動(dòng)瞬間及啟動(dòng)過(guò)程，降低了對(duì)抽油機(jī)結(jié)構(gòu)件、傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊，降低了設(shè)備的維修費(fèi)用，延長(zhǎng)了抽油機(jī)的使用壽命。

6??? 變頻調(diào)速節(jié)能

??? 當(dāng)油井的地下滲透能力小于抽油機(jī)的泵排量時(shí)（絕大多數(shù)油井如此），為了提高抽吸效率，降低單位產(chǎn)量的能耗指標(biāo)，最直接的辦法是實(shí)行間抽。但是大多數(shù)的油井是不允許間歇性工作的，因?yàn)槿绻L(zhǎng)時(shí)間停機(jī)的話，輕則會(huì)影響產(chǎn)油量，重則會(huì)使油井無(wú)法再開(kāi)啟。這是因?yàn)椋?

??? 1）含蠟量高或含鹽量高以及油的粘稠度高，且地處高寒地區(qū)的油井，如果間歇工作，會(huì)造成井口結(jié)蠟、結(jié)鹽或結(jié)油的后果，使油井無(wú)法再開(kāi)啟；

??? 2）對(duì)于注水油井，如果停止抽取，勢(shì)必會(huì)影響產(chǎn)油量，這將是得不償失的事，對(duì)于這類(lèi)油井，就要采用其它的節(jié)能方法。

??? 為了使抽油泵的排量與油井的滲透能力相適應(yīng)，可以通過(guò)改變抽油機(jī)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)。抽油泵是一種柱塞泵，對(duì)電動(dòng)機(jī)來(lái)講是一種恒轉(zhuǎn)矩性的負(fù)載，也即電動(dòng)機(jī)的電功率與其轉(zhuǎn)速成正比。這里要提醒注意的一點(diǎn)是:有人一說(shuō)到泵，就想當(dāng)然地認(rèn)為和風(fēng)機(jī)、水泵一樣屬于平方轉(zhuǎn)矩型負(fù)載了，或者說(shuō)“近似于泵類(lèi)負(fù)載”，這都是錯(cuò)誤的。要知只有葉片式的風(fēng)機(jī)和水泵，在不計(jì)其靜扭矩時(shí)，有近似于平方轉(zhuǎn)矩的負(fù)載特性，也即：排量與轉(zhuǎn)速成正比，壓頭（或揚(yáng)程）與轉(zhuǎn)速的平方成正比，而軸功率則與轉(zhuǎn)速的立方成正比。

??? 隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，低壓變頻器已是十分成熟的電氣產(chǎn)品，并且其價(jià)格也已經(jīng)大幅度下降，目前進(jìn)口變頻器的價(jià)格約為600～700元/kW。國(guó)產(chǎn)變頻器的價(jià)格在400～500元/kW，在抽油機(jī)上大量推廣變頻調(diào)速節(jié)能改造已經(jīng)成為可能。抽油機(jī)改用變頻器拖動(dòng)以后有以下幾個(gè)好處：

??? 1）可根據(jù)油井的實(shí)際供液能力，動(dòng)態(tài)調(diào)整抽取速度，一方面達(dá)到節(jié)能目的，同時(shí)還可以增加原油產(chǎn)量；

??? 2）由于實(shí)現(xiàn)了真正的軟起動(dòng)，對(duì)電動(dòng)機(jī)、變速箱，抽油機(jī)都避免了過(guò)大的機(jī)械沖擊，大大延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，減少了停產(chǎn)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率；

??? 3）大大提高了功率因數(shù)（可由原來(lái)的0.25～0.5提高到0.9以上），從而大大減少了供電電流，減輕了電網(wǎng)及變壓器的負(fù)擔(dān)，降低了線損，挖掘出大量的“擴(kuò)容”潛力。

??? 但是，將變頻器用于抽油機(jī)拖動(dòng)時(shí)，也有幾個(gè)問(wèn)題需要解決，主要是沖擊電流問(wèn)題和再生能量的處理問(wèn)題，下面分別加以分析。

6.1??? 沖擊電流問(wèn)題

??? 如圖2（見(jiàn)第3期P183）所示，游梁式抽油機(jī)是一種變形的四連桿機(jī)構(gòu)，其整機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)像一架天平，一端是抽油載荷，另一端是平衡配重載荷。對(duì)于支架來(lái)說(shuō)，如果抽油載荷和平衡載荷形成的扭矩相等或變化一致，那么用很小的動(dòng)力就可以使抽油機(jī)連續(xù)不間斷地工作。也就是說(shuō)抽油機(jī)的節(jié)能技術(shù)取決于平衡的好壞。在平衡率為100％時(shí)電動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力僅用于提起1/2液柱重量和克服摩擦力等，平衡率越低，則需要電動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力越大。因?yàn)槌橛洼d荷是每時(shí)每刻都在變化的，而平衡配重不可能和抽油載荷作完全一致的變化，才使得游梁式抽油機(jī)的節(jié)能技術(shù)變得十分復(fù)雜。因此，可以說(shuō)游梁式抽油機(jī)的節(jié)能技術(shù)就是平衡技術(shù)。

??? 據(jù)筆者對(duì)某油田18口井的調(diào)查，只有1～2口井的配重平衡較好，絕大部分抽油機(jī)的配重嚴(yán)重不平衡，其中有10口井的配重偏小，另有6口井配重又偏大，從而造成過(guò)大的沖擊電流，沖擊電流與工作電流之比最大可超過(guò)5倍，甚至超過(guò)額定電流的3倍！不僅浪費(fèi)掉大量的電能，而且嚴(yán)重威脅到設(shè)備的安全。同時(shí)，也給采用變頻器調(diào)速控制造成很大的困難，一般變頻器的容量是按電動(dòng)機(jī)的額定功率來(lái)選配的，過(guò)大的沖擊電流會(huì)引起變頻器的過(guò)載保護(hù)，不能正常工作。

??? 通過(guò)對(duì)抽油機(jī)曲柄配重塊的調(diào)整，可以使沖擊電流降到電機(jī)額定電流之內(nèi)，沖擊電流與正常工作電流之比在1.5倍以內(nèi)。這樣，選用與電機(jī)額定功率同容量的變頻器，甚至略小于電機(jī)額定功率的變頻器（要視抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率而定）都可以長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

??? 由于抽油機(jī)的起動(dòng)扭矩往往很大，慣性也很大，所以要將變頻器的加減速時(shí)間設(shè)置得足夠長(zhǎng)，一般為30～50s，才不致在起動(dòng)時(shí)引起過(guò)載保護(hù)。

6.2??? 再生能量的處理問(wèn)題

??? 由于抽油機(jī)屬位能性負(fù)載，尤其當(dāng)配重不平衡時(shí)，在抽油機(jī)工作的一個(gè)沖程中，會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)處于再生制動(dòng)工作狀態(tài)（發(fā)電狀態(tài)），電動(dòng)機(jī)由于位能或慣性，其轉(zhuǎn)速會(huì)超過(guò)同步速，再生能量通過(guò)與變頻器逆變橋開(kāi)關(guān)器件（IGBT）并聯(lián)的續(xù)流二極管的整流作用，反饋到直流母線。由于交—直—交變頻器的直流母線采用普通二級(jí)管整流橋供電，不能向電網(wǎng)回饋電能，所以反饋到直流母線的再生能量只能對(duì)濾波電容器充電而使直流母線電壓升高，稱作“泵升電壓”。直流母線電壓過(guò)高時(shí)將會(huì)對(duì)濾波電容器和功率開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成威脅，為了保護(hù)電容器及功率開(kāi)關(guān)器件的安全，所以，變頻器都設(shè)置了“OUD”保護(hù)——直流母線電壓高保護(hù)停機(jī)功能。

??? 1）一種辦法是增大變頻器直流母線上濾波電容器的容量，將再生能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，等電動(dòng)狀態(tài)時(shí)再釋放給電動(dòng)機(jī)作功。這種方法對(duì)節(jié)能有利，但是電容器的儲(chǔ)能作用是有限的；譬如，某抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)的平均功率以10kW計(jì)算，回饋功率以25％計(jì)算為2.5kW，在一個(gè)沖程中發(fā)電狀態(tài)為2～3s的話，則回饋能量A_d=6000J。若采用15kW的變頻器，其直流母線濾波電容的容量為2200μF，正常工作時(shí)直流母線電壓小于600V（U_s），“OUD”保護(hù)電壓（U_sm）為800V，那么A_s=CU_sm²－CU_s²=×2200×10^－6×(640000－360000)=308J，比起6000J的回饋能量來(lái)說(shuō)小得多了。即使再增加10000μF的濾波電容，也只能儲(chǔ)能1400J，因此，在大容量或者負(fù)載慣量大的系統(tǒng)中，不可能只靠濾波電容器來(lái)限制泵升電壓。

??? 2）第二種辦法是采用“放”的辦法，可以采用由分流電阻器R_p和開(kāi)關(guān)管S₁₁組成的泵升電壓限制電路，如圖8所示。

圖 8??? 泵 升 電 壓 限 制 電 路

??? 也就是將回饋能量消耗在電阻上，這是一種耗能的方法，對(duì)節(jié)能不利。尤其是在大容量或者大慣量拖動(dòng)系統(tǒng)中，能量的損失較大。

??? 3）對(duì)于地處北方寒冷地區(qū)的抽油機(jī)，為了在冬季增加原油的流動(dòng)性和防止結(jié)蠟，而對(duì)井口回油管進(jìn)行電加熱，如采用中頻加熱裝置。這時(shí)也可將變頻器與中頻電加熱裝置共用整流電路及直流母線，這樣可將電動(dòng)機(jī)回饋到直流母線上的再生能量用于中頻加熱器，同時(shí)又防止了直流母線電壓的泵升。

??? 4）對(duì)于同一井場(chǎng)上有多口油井的場(chǎng)所，可以采用共用直流母線系統(tǒng)方案，即若干臺(tái)抽油機(jī)的變頻器可共用一臺(tái)整流器，將其直流母線聯(lián)結(jié)在一起，利用各變頻器的回饋能量不可能在同時(shí)發(fā)生的原理，將某一臺(tái)變頻器的回饋能量作為其他變頻器的動(dòng)力。這樣即節(jié)約了能量，又防止了泵升電壓的產(chǎn)生。如圖9所示。

圖9??? 采用公用直流母線的多變頻器系統(tǒng)主電路

??? 5）對(duì)于更大功率的系統(tǒng)，為了回饋再生能量，提高效率，可以采用能量回饋裝置，將再生能量回饋電網(wǎng)，當(dāng)然這樣一來(lái)，系統(tǒng)就更復(fù)雜，投資也就更高了。所謂的能量回饋裝置，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，它們又各有其特點(diǎn)和要求。

??? ——晶閘管有源逆變器

??? 如圖10所示，三相橋式可控變流電路用作有源逆變裝置，使電網(wǎng)吸收再生電功率。為了使有源逆變電路正常工作，并防止過(guò)電流，應(yīng)滿足U_m>U_d，其中U_d為變頻器正常工作時(shí)的直流母線電壓，U_m為再生直流電壓，而U_m可通過(guò)超前角β（β=π－α）來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于

??? U_m=－2.34U₂cosβ（或=－1.35U₂₁cosβ）（1）

圖10??? 采 用 晶 閘 管 有 源 逆 變 器 的 再 生 能 量 回 饋 系 統(tǒng) 電 路

??? 若有源逆變器交流側(cè)直接接到380V交流電源，且取最小超前角β=π/6，則U_mmax為440V左右，而變頻器直流母線電壓正常工作時(shí)在510V左右，則U_d>U_m。而我們要求的是，當(dāng)再生能量較小時(shí)，有源逆變裝置不工作，讓能量?jī)?chǔ)存在濾波電容器中，當(dāng)直流母線電壓達(dá)到某一設(shè)定值時(shí)（如U_d>670V），有源逆變裝置才開(kāi)始工作，將多余的能量回饋電網(wǎng)。根據(jù)式（1）反算過(guò)去，逆變變壓器副邊的線電壓應(yīng)大于540V，才能實(shí)現(xiàn)電壓匹配。

??? ——IGBT有源逆變器

??? 雖然其主電路結(jié)構(gòu)與變頻器中的無(wú)源逆變器基本相同，但是其功能和控制方法是大不相同的。變頻器中的無(wú)源逆變器的負(fù)載是三相交流電動(dòng)機(jī)，其輸出頻率、電壓、相位都可以由變頻器隨意控制；而有源逆變器的輸出接的是交流電網(wǎng)，其輸出頻率、相位和電壓取決于電網(wǎng)，所以，在IGBT有源逆變器的控制中增加了鑒頻、鑒相器和鎖相環(huán)控制。電壓則由PWM控制，比晶閘管有源逆變器容易實(shí)現(xiàn)。另外在輸出端接有交流電抗器，用來(lái)抑制過(guò)電流。

??? 6）采用可四象限運(yùn)行的變頻器，如圖11所示其控制就更復(fù)雜，投資也更高了。

圖 11??? 可 四 象 限 運(yùn) 行 變 頻 器 主 電 路

6.3??? 電磁兼容性問(wèn)題

??? 這里主要講電磁干擾（EMI）問(wèn)題，即變頻器對(duì)微電腦控制器，傳感（變送）器及通信設(shè)備的干擾問(wèn)題。變頻器是一個(gè)很強(qiáng)的電磁騷擾源，變頻器中的開(kāi)關(guān)器件，以及SPWM電壓波形，會(huì)對(duì)控制及通信系統(tǒng)造成很大的干擾。干擾的途徑，除了感應(yīng)、輻射之外，還包括傳導(dǎo)干擾，即通過(guò)連接導(dǎo)線傳導(dǎo)的干擾。在控制系統(tǒng)中，變頻器只是一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的運(yùn)行頻率（速度）指令由控制器通過(guò)對(duì)油井液量等信號(hào)的控制運(yùn)算后給予，變頻器就通過(guò)控制信號(hào)線，給微電腦控制器造成了很大的干擾，以致使控制器無(wú)法正常工作。因?yàn)槭莻鲗?dǎo)性干擾，采用屏蔽線是不解決問(wèn)題的，要從信號(hào)線上的共模及差模干擾入手，采用如圖12所示的共模與差模濾波器，才能解決干擾問(wèn)題。

圖 12??? 信 號(hào) 線 抗 干 擾 措 施

6.4??? 閉環(huán)控制的采樣

??? 抽油機(jī)利用變頻器調(diào)速，使之動(dòng)態(tài)適應(yīng)油井負(fù)荷的變化，達(dá)到節(jié)電的目的，必須要加外部傳感器，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)閉環(huán)智能控制，只能實(shí)現(xiàn)人工定值控制。所采用的傳感器的類(lèi)型，與間抽控制器大體相同，但是在要求上是有差別的。

??? 1）流量檢測(cè)是最直觀、最準(zhǔn)確的方法，如果能實(shí)現(xiàn)小流量檢測(cè)并解決防堵問(wèn)題，應(yīng)盡量采用流量傳感器。

??? 2）光桿載荷傳感器也能用來(lái)檢測(cè)井下液量的多少，與間抽控制不同的是，閉環(huán)調(diào)速控制只要求載荷的變化趨勢(shì)，不需要標(biāo)定空抽設(shè)定值。光桿的平均載荷大，說(shuō)明井下液量少，應(yīng)減速運(yùn)行，反之則可加速運(yùn)行。

??? 3）電流控制不可取，因?yàn)檫@里除了配重的影響外，當(dāng)電機(jī)調(diào)速時(shí)，電流也是隨著變化的，因此不能將電流信號(hào)用作控制依據(jù)。

6.5??? 可靠性和環(huán)境適應(yīng)性問(wèn)題

??? 由于抽油機(jī)都在環(huán)境惡劣的野外工作，并且很多油井是無(wú)人值守的，所以，對(duì)變頻器的可靠性和環(huán)境適應(yīng)能力提出了很高的要求。一方面要選用可靠性指標(biāo)高的變頻器品牌，同時(shí)也要給變頻器在野外惡劣環(huán)境下工作創(chuàng)造必要的條件。如設(shè)計(jì)防護(hù)等級(jí)高的雙層密閉隔墊（保溫）控制柜，柜內(nèi)設(shè)計(jì)強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)，可以將柜內(nèi)的熱量排出，并在柜底設(shè)計(jì)有冷空氣入口，使之適合在夏季沙漠高溫環(huán)境中使用。如有條件，可建造控制柜小屋，使控制柜避免陽(yáng)光直接照射及雨淋。

7??? 結(jié)語(yǔ)

??? 1）抽油機(jī)在油田的使用量大，而負(fù)載率普遍偏低，功率因數(shù)則更低，電能的無(wú)謂浪費(fèi)嚴(yán)重，節(jié)能降耗潛力巨大。

??? 2）間抽控制器在低產(chǎn)油井上節(jié)能效果明顯，同時(shí)因?yàn)槠渫顿Y少，體積小，便于安裝，因此推廣應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性很好。

??? 3）對(duì)于負(fù)載率在30％以下的油井，采用Y/△轉(zhuǎn)換控制的節(jié)能效果明顯，且控制簡(jiǎn)單，投資省，具有推廣價(jià)值。

??? 4）晶閘管軟起動(dòng)及調(diào)壓節(jié)能，節(jié)省的只是電動(dòng)機(jī)自身?yè)p耗的一部分，節(jié)能效益與其投資不成比例，而其產(chǎn)生的大量諧波，對(duì)電網(wǎng)及電機(jī)均有影響，因此不宜推廣。

??? 5）高轉(zhuǎn)差率多極電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)，節(jié)能效果明顯，且能適應(yīng)油井調(diào)參要求，軟的機(jī)械特性對(duì)延長(zhǎng)抽油機(jī)壽命有利，是很受油田歡迎的電氣拖動(dòng)裝置。

??? 6）變頻調(diào)速系統(tǒng)，使抽油機(jī)動(dòng)態(tài)適應(yīng)油井負(fù)荷變化，也可方便地進(jìn)行調(diào)參。配以流量、載荷等傳感器，可實(shí)現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)的控制。同時(shí)其軟起動(dòng)性能好，對(duì)延長(zhǎng)抽油機(jī)壽命，減少維護(hù)費(fèi)用有利。節(jié)能效果最好，能耗基本上與轉(zhuǎn)速成正比，只要降速，肯定節(jié)能。是抽油機(jī)節(jié)能電控裝置的發(fā)展方向。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，其價(jià)格將進(jìn)一步降低，而性能將進(jìn)一步提高。

??? 7）抽油機(jī)節(jié)能電控裝置的發(fā)展方向是節(jié)能效果好，能與油井負(fù)荷相匹配，并有完善的保護(hù)功能；有數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)功能，聯(lián)網(wǎng)和通信功能，以及遙控遙測(cè)功能；并能適應(yīng)油田的環(huán)境要求，操作簡(jiǎn)單，智能化程度高。（完）