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东力科创CT200变频器在悬梁式抽油机上的应用 深圳市东力科创技术有限公司 技术服务部 摘要 传统的悬梁式抽油机采用恒速运行加装制动单元或能量回馈的方案，能耗和成本方面存在很大的弊端。本文介绍了以东力科创CT200系列变频器为核心的电控系统在油田抽油机上的应用，提出了能量和功率双闭环控制的全新方案，效率更高，成本更低。 关键词：CT200 变频器 悬梁式抽油机 双闭环 一、引言 我国的油田绝大部分为低能、低产油田，不像国外的油田有很强的自喷能力，大部分油要靠注水来压油入井，靠抽油机(磕头机)把油从地层中提升上来。在我国，以水换油、以电换油是目前油田的现实，耗电费用在我国的石油开采成本中占了相当大的比例。所以，石油行业十分重视节约电能，节省电耗就是直接降低石油的开采成本。? 抽油机节能，其首选方案是采用变频器对其电机拖动系统进行改造，抽油机改用变频器拖动后有以下几个好处： (1)?提高功率因数：输入侧功率因数可由原来的0.25～0.5提高到0.9以上，大大减小了供电电流，从而减轻了电网及变压器的负担，降低了线损，可省去大量的“增容”开支。? (2)?提高运行效率：可根据油井的实际供液能力，动态调整抽取速度，一方面达到节能目的，同时还可以增加原油产量，系统效率大大提高。? (3)?实现了真正的“软起动”：对电动机、变速箱、抽油机都避免了过大的机械冲击，大大延长了设备的使用寿命，减少了停产时间，提高了生产效率。? 但是，变频器用于抽油机电机时，也有几个问题需要解决，主要是冲击电流问题和再生能量的处理问题，下面分别加以分析。 二、悬梁式抽油机现状介绍 2.1 悬梁式抽油机机械机构介绍 游梁式抽油机主要是由四大部分组成的： (1)游梁部分：驴头、游梁、横梁、尾梁、连杆、平衡块(复合平衡抽油机) (2)支架部分：横梁轴承座、工作梯、护圈、操作台、支架。 (3)减速器部分：底座、减速器筒座、减速器、曲柄、配重块、刹车等部件。 (4)配电部分：电机座、电机、配电箱等 1-底座;2-支架;3-悬绳器;4-驴头;5-游梁;6-横梁轴承座;7-横梁;8-连杆;9-曲柄销装置; 10-曲柄装置;11-减速器;12-刹车保险装置;13-刹车装置;14-电动机;15-配电箱。 如图所示，游梁式抽油机是一种变形的四连杆机构，其整机结构特点像一架天平，一端是抽油载荷，另一端是平衡配重载荷。对于支架来说，如果抽油载荷和平衡载荷形成的扭矩相等或变化一致，那么用很小的动力就可以使抽油机连续不间断地工作。也就是说抽油机的节能技术取决于平衡的好坏。平衡率越低，则需要电动机提供的动力越大。因为抽油载荷是每时每刻都在变化的，而平衡配重不可能和抽油载荷作完全一致的变化，才使得游梁式抽油机的节能技术变得十分复杂。因此可以说：游梁式抽油机的节能技术就是平衡技术。 2.2 悬梁式变频改造现状介绍 就实际的变频改造情况来看，绝大部分抽油机的配重实际上是严重不平衡的，从而造成过大的冲击电流，不仅无谓浪费掉大量的电能，而且严重威胁到设备的安全。同时也给采用变频器调速控制造成很大的困难：一般变频器的容量是按电动机的额定功率来选配的，过大的冲击电流会引起变频器的过载保护，不能正常工作。? 此外，在油井开采前期储油量大，供液足，为提高可采用运行，保证较高的产油量。在中、后期，由于石油储油量减少，易造成供液不足，电机若仍然工作在状态势必浪费电能造成不必要的损耗，这时需要考虑实际工作情况，适当降低电机转速减少冲程有效提高充盈率。实现对输出频率的连续平滑调整，实现消除负转矩控制，来避免电机动能的回馈、避免母线电压过高。省去制动单元、省去能量回馈装置的。变频器环通过调整输出频率来实现恒控制，可以在满足冲次的前提下，有效降低平均输出功率，实现有效节能，以及保护抽油机机构装置。下慢，可以浸入更多的油；上快，减少漏油 设定值 功能描述 备注 F00.00 2 控制模式选择 VF控制模式 F00.07 100Hz 最大频率 F00.08 100Hz 频率上限 F00.03 0 主频率源X给定 键盘给定X频率 F00.04 8 辅助频率源Y给定 PID给定Y频率 F00.06 2 频率源叠加选择 （X+Y）频率 F00.10 42.00Hz 键盘设定频率 F09.01 12.0% PID预置值 F09.02 8 PID反馈通道 磕头机专用反馈通道 F09.04 3.0 比例增益 F09.05 0.10 积分时间 F13.00 1.0S 加速时间2 PID调节段加速时间 F13.01 0.0S 减速时间2 PID调节段减速时间 五、东力科创CT200系列变