一、抽油机使用变频驱动的节能原理

       首先，需要明确抽油机的负载特性：恒速运行；由于有配重，因此是变转矩、变功率负载。目前国内油田普遍采用的传统式抽油机系统存在如下特性：运行时间长、“大马拉小车”、效率低下、耗能大、冲程和冲次调节不方便，因此抽油机有必要使用变频器以实现节能、增产的目的。
   
       任何平衡良好的抽油机都有发电状态，但是如果变频器运行时，仍采用恒速度运行方式，并保持工频时的抽油次数CONTROL ENGINEERING China版权所有，即变频器一直输出50Hz的工频频率，并继续保持抽油机在一个冲程中有两次发电状态，将导致变频器因直流桥电压升高出现过电压故障，很明显的，这是不可行的。  
 
       如果允许变频器变速运行的同时保持原抽油次数，发电状态下变频器输出频率增加，将直流桥电压保持在一定范围内，此时变频器不会过压。为保持恒定的抽油次数，在电动状态下控制工程网版权所有，变频器的运行速度将降低，即其输出频率减小，在转矩不变的情况下，从电网吸收的能量亦将减少；在发电运行状态下，变频器无需再从电网吸收能量，并有部分能量存储在其直流电容中，这部分能量将用于电动状态下的供能，因此，抽油机从电网吸收的能量将进一步减少。 
  
       二、传统抽油机变频改造的难点

       随着原油生产对抽油机产量和节能要求的不断提高，国内对抽油机变频节能改造做了大量的试验，但都不太成功，主要原因是：

       1.游梁式抽油机在一个工作循环中，有两次发电状态运行，如果此时不采取任何有效的措施CONTROL ENGINEERING China版权所有，将造成变频器过压故障。传统的解决方法是采用四象限、带反馈的变频器，或普通变频器带能耗制动或降频使用或在直流桥上并大容量储能电容。使用四象限、带反馈的变频器将增加系统的造价，延长油田收回成本的时间；使用普通变频器带能耗制动时，不同的油井将选用不同的制动电阻，并且随着油层的变化，制动电阻的大小也将随之变化，否则仍然会产生过压故障控制工程网版权所有，这将大大降低节能的效果；普通变频器降频使用时，很难提高抽油的效率；在变频器的直流桥上并联大电容时，也需要随着油层的变化，改变并联电容的容量，否则仍会造成过压；  
 
      2.游梁式抽油机的起动需要较大的起动转矩，如果变频器的参数设置不当，将造成过流或不能起动的现象；  
 
      3.以往的设计方案很少考虑油井的油面、油浓度的变化等情况，在提高产量等方面，并不具备显著的效果。
   
       三、VACON抽油机专用变频节能驱动解决方案

       VACON抽油机专用变频节能驱动解决方案主要基于VACON变频器的BeamPump应用宏软件包。该应用宏由VACON标准应用宏经过简单修改而成，是根据油田实际情况，以及梁式抽油机的机械结构，专门开发的新型智能化电气油田抽油机控制方式，它能自主判断抽油机运行的上下冲程，根据油井的实际情况，实时调节上下冲程的速度，从而在实际抽油时，不更改每分钟的抽油次数，但增加每次抽油时的采油量，提高抽油机的产量。    

       Vacon变频节能方案通过调整变频器内部的频率参考值www.cechina.cn，保证抽油时间（SPM）恒定。所有的参考指令都将折算为每分钟的抽油次数。控制的原理是：对正常工作给出合适的电流限制，在电动状态下控制工程网版权所有，电机实际速度低于参考值；在发电状态下，允许电机速度高于参考值，从而保持平均的恒定抽油时间。当使用平衡负载应用时对上下冲程使用两种不同的参考频率值。该方案的优点在于：
    
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