曳引變頻調速電機型抽油機

佘金彪

摘要：隨著社會的不斷進步與科學技術的發展，能源問題和環境問題成為當今社會討論的焦點，在尋找新能源，保護環境，改良環境的同時，新型環保節能產品也應運而生。河南思科石油環保設備有限公司根據現有實際情況創新研發了智能型環保節能產品一塔架變頻調速電機型抽油機，這種抽油產品將數字化控制技術與直線抽油方式相結合，切實有效的解決了常規抽油機耗電量大、維護困難、調參困難、沖程短、機械效率低等問題。經現場實際應用證明：塔架變頻調速電機型抽油機運行工況良好，故障率低，安全可靠，是—種具有廣闊市場前景的高效節能環保產品。

根據市場調查，針對常規游梁抽油機，許多油田機械制造生產廠商都嘗試開發長沖程、低沖次塔式抽油機，大多數是采用傳統電機帶動減速機，通過控制系統使電機換向，帶動減速機做換向運動。這些機型，實現了長沖程、調參容易、有效降低耗電量，但長期不問斷的連續運行，軸承潤滑和齒輪疲勞問題無法得到保障，運行噪音高，使運行可靠性降低，同時節能環保效果不明顯，因而推廣效果不佳。

河南機廠創新研發的塔架變頻調速電機型抽油機，此抽油機具備以下特性：a、采用世界領先的變頻閉環矢量控制及永磁同步電機技術，使輸出力矩能自動根據負載的變化而調整，始終滿足負載的變化，達到最佳的節能效果。b、采用先進工業控制器及人機操作界面，運行參數明了，調參方便、快捷，實現柔性啟動，系統運行按設定曲線運行，換向無剛性沖擊，低噪音（55dB）。c、主機采用高性能永磁低速、大扭矩電機驅動，電磁換向，無齒輪減速箱部件，無磨損，系統通過抽油桿與配重箱形成天平式平衡，實現運行時的平衡，無功損耗接近零，從而使機械效率達到95%以上。d、主機配置抱閘功能，配重箱配備安全剎車裝置，運行時運動部件與人隔離，操作機器與高壓電隔離，調平衡時配重落地調整，安全無憂。e.翻轉讓位，修井作業方便。

1.結構及其原理

該型機由動力傳動系統、控制系統、機架及提升裝置、平衡箱、平衡箱安全剎車系統等組成，適用于普通采油作業，特別適用于長沖程、低沖次的采油工況。

其工作原理是：電機驅動一級皮帶減速輪，通過減速輪同軸上的驅動輪和導向輪驅動鋼絲繩組（寬帶）。鋼絲繩組（寬帶）一端和平衡箱連接，另一端通過懸繩器懸掛光桿；電機運行時，系統通過安裝在機架中部的霍爾元件，自動檢測到平衡箱位置，并反饋給控制系統，控制系統控制電機帶動懸點符合做上下平穩運行。運行過程中利用光電信號檢測平衡箱的運動位移，來消除運動過程中的累積誤差。

2.動力傳動系統

動力傳動系統是利用低速大扭矩永磁同步電機，經過一級皮帶減速；采用柔性鋼絲繩（寬帶）傳動使整機具有過載保護，避免了剛性沖擊。

3.智能控制系統 智能控制系統由高過載能力矢量控制變頻器、可編程控制單元及速度、重力、光電等各種傳感器構成的智能化控制系統。其特點如下：

（1）.可人機對話，可實現沖程、沖次無級調速；

（2）.可監控沖程、沖次、電流、頻率、轉矩、輸出功率、抽油桿運行速度與時間等屏幕顯示，可實現遠程監控；

（3）.自動判斷光桿是否失重，實現緊急停機；

（4）.對電機全程自動控制，并具有超載、失載、過熱、缺相、短路保護、故障記憶等功能；

4.創新技術的應用

（1）.平衡箱的安全制動系統，該系統由離心式機械雙向動作限速器、制動轉向盤、安全制動鉗組成。

安全制動原理：通過連接在平衡箱的鋼絲繩即時追蹤平衡箱的運行速度，當平衡箱的運行速度超出限定速度時，離心機械限速器動作，反饋信號使電機制停，利用平衡箱加速下行的慣量，通過鋼絲繩的另一端拉緊裝在平衡箱上的安全制動鉗，抱剎導軌，利用摩擦力制動平衡箱，實現平衡箱的安全制動，避免井口側失載引起的事故。

（2）.機架翻轉裝置

修井作業工位讓開裝置：漲緊輪和導向輪輪架通過和機架連接的軸進行旋轉，卸掉載荷，漲緊輪向下旋轉，導向輪向上旋轉，這時導向輪可避開井口1200mm，為修井讓出作業空間。

（3）.設備動力系統采用外轉子永磁同步電機，具有噪音低、低轉速、大扭矩、低能耗的性能特點。

5.節能及環保特性

塔架變頻調速電機型抽油機在實際運用中，永磁同步電機配合高過載能力的矢量控制變頻器，實現了輸出力矩與負載的最佳匹配，達到最佳節能效果，功率因數達到0.98，切實達到了高效節能的目的。

6.主要特點

（1）.操作簡便，以人為本。應用了人機工程學原理，控制系統實現智能化，可人機對話，利用觸摸屏調整參數、實現多參數的遠程聯網監控，并顯示運行參數，故障發生時間和故障原因，減輕維修人員的工作強度。

（2）.運行平穩安全。該機驅動裝置均安裝在塔架頂部的驅動平臺上，平衡箱運行于封閉的塔架內，有效減少對周圍人畜的誤傷害，當發生抽油桿斷裂事故時，平衡箱下方有制動系統，實現平衡箱的安全制動，避免井口側失載引起的事故。

（3）.提高抽油泵的工作效率。該型抽油機具有勻速運行段長、上下行速度可以分別調整的特點，工作時可以根據不同的井況分別調整上行和下行速度，充分提高了油泵的充滿度系數和工作效率。

7.結語

抽油機在石油開采中占據及其重要的位置，新技術的研發，環保節能，提高抽油機的效率是油田開發的重心。同時，我國目前大力倡導發展綠色循環經濟，因此，更要加大技術與設備的創新力度，與油田的特點相結合對抽油機進行研制，提高其經濟效益。

參考文獻

[1]萬邦烈.采油機械設計計算[M]北京石油工業出版社，1994.