引言
        目前，油田抽油设备中，以游梁式磕头抽油机应用最为普遍，数量也最多。传统磕头机普遍存着起动冲击大，运行耗电多，大马拉小车、效率低下等诸多问题，加之油井情况复杂，稠油、结蜡、沙卡现象较多，断杆、烧电机等现象经常发生，对电动机没有可靠保护功能，设备维修量大，为此，急需对现有抽油机设备进行改造。
        变频调速器具有低速软启动，转速可以平滑大范围调节CONTROL ENGINEERING China版权所有，对电动机保护功能齐全，如短路、过载、过压、欠压及失速等，可有效保护电机及机械设备，具有运行平稳、可靠，提高功效等诸多优点，是抽油设备改造理想方案。我们对辽河油田、胜利油田近40口井进行了变频改造，其应用效果十分明显。
        一、变频器基本原理
        由电机理论可知，其转速公式为
        n＝60f/p·（1－s）
        其中 P－电动机极对数
        s－转差率
        f－供电电源频率
        n－电动机转速
        由上式可看出，电机转速与频率近似成正比，改变频率即可以平滑调节电机转速，而变频器而言，其频率调节范围是很宽，可0～400Hz之间任意调节，电机转速即可以较宽范围内调节。
        当然，转速提高后www.cechina.cn，还应考虑到对其轴承及绕组影响，防止电机过分磨损及过热，一般最高频率设50Hz或65Hz。
        现我们应用变频器都是交—直—交电压源型变频器，其电路如图1示：

        图1

        功率器件为西门子IGBT，控制器核心是87C196MC单片机。
        二、抽油机变频器难点
        作为抽油设备，其运动为反复上下提升，一个冲程提升一次，其动力来自于电动机带动两个重量相当大钢质滑块，当滑块举升时，类似于杠杆作用，将抽油机杆送入井中，滑块下降时，抽油杆提出带油至井口，电机转速一定，滑块下降过程中，负荷减轻，电机拖动产生能量无方施放，势必进入再生发电状态，造成主回路母线电压升高，频繁高压冲击会损坏变频器主器件，包括电解电容及功率模块，增加制动回路，让再生电压能及时释放掉，以保证设备安全电压下工作。
        再生制动电路即通常所说刹车电路，如图1中虚线框内所示，包括比较电路、刹车模块及刹车电阻等，其控制框图如下：

        我们从主回路取样放大，与基准电压相比较，调整电位器，使刹车单元1.1Ue（Ue为额定母线电压值）时导通，1.05 Ue时断开，即可控制主回路电压，保证其工作允许范围内。
        刹车模块是以单结控制主回路电压，其可靠工作是很关键，这里吸收电路要作好CONTROL ENGINEERING China版权所有，刹车电阻引线都比较长，其引线电感、尖峰电压相应加大，为此采用了R、C、D吸收电路，图中R3、C4吸收引线电感而产生尖峰电压，所加快恢复二极管刹车单元截止时刹车电阻两端产生逆反电压提供通路。
        刹车单元频繁工作中，势必会产生干扰电压，造成模块不应有导通而损坏，信号输入端加一抗干扰电容是必要，以吸收干扰信号造成模块误导通，一般选0.01uF左右无感电容较适宜。
        制动单元刹车电阻限流一般电流不大，选100A左右即足够，刹车电阻每个冲程内都工作一次，其功率要足够，以保证长期可靠使用，一般选用10Kw/80Ω电炉丝。
        三、现场应用
        我们分别选前期井、中后期井进行了变频改造。
        前期井中，刚开采，储油量大，供液足，为提高功效，我们采用提高转速方式，让变频器运行至65Hzwww.cechina.cn，频率提高了1/3，相应电机转速提高了30%，其采油量也相应提高，其综合采油率可比工频情况下多采油20%，工效提高了1.2倍，很受油田采油工欢迎。
        中、后期井中，井储量减少，供液不足，电机若仍工频运行，势必浪费电能，造成不必要损耗，我们采用降低转速方式，减少冲程，一般将变频器频率运行至35～40Hz之间，这样电机转速下降30%，加之采油设备一般负荷较轻，其节电率可达25%左右，提高了功率因数，减少了无功损耗。
        变频器同时具有软启/软停功能，电机启动时，减少了对抽油杆机械冲击，对稠油、结蜡、沙卡、等都能有效进行保护停机，以保护电机及机械设备，减少维修量，防止断杆，变频器对过压、欠压、过载、短路及电机失速都能可靠保护，对延长电机寿命，减少机械设备磨损等，都具有很好作用。
        总之，抽油机应用变频调速器，即可以提高工效，增加采油量，又可以节约电能，保护电机及设备，其应用前景是十分广泛。我们国家抽油机设备相当多控制工程网版权所有，相信变频调速器这方面是可以大有作为。