【摘要】游梁式抽油机采油是目前国内外油田抽取原油的主要方式。抽油机采油是利用交流异步电动机通过皮带轮驱动抽油机减速传动装置，使抽油机曲柄四连杆旋转，牵动柱塞泵中活塞往复运动，将渗透到柱塞中的原油抽取上来。利用变频器可以提高交流异步电动机的功率因数，改变抽油机的冲程，防止“空抽”现象，提高产油量。

     近年来，随着电力电子技术、微电子技术及大规模集成电路的发展，生产工艺的改进及功率半导体器件价格的降低，变频器越来越被工业上所采用。据统计，抽油机用电量约站油田总用电量的45％，平均运行效率只有25％，电动机功率因数低，电能浪费大。因此，如何挖掘抽油机节能潜力，推广新技术在抽油机采油中的运行，是目前节能工作的重点。经过在我国北方某些油田的试验变频调速较好的解决了抽油机采油过程的难点问题，成为油田抽油机提高效率、节能、环保的首选设备。

      随着时间的推移，油田对变频器的需求量越来越大，由于抽油机前期采油量大，起动扭距大，配置的电动机功率也大，使得抽油机冲次多，用电量多。抽油机采油到了中、晚期，由于三相异步电动机以额定转速运行，油层饱和度降低，原油的渗透率缓慢，产油量下降，而抽油机继续保持原来的冲次造成一定的空抽现象，不仅加剧了管、杆、泵和机械磨损，每抽一顿油耗电量也同比增大。另一方面，由于抽油机的配重不平衡，往复过程中势必使电动机处于发电状态，并以再生反电势的形式冲击电网，构成内耗，污染电网。

游梁式抽油机的工作原理

      梁式抽油机是有杆抽油系统的地面驱动装置，由动力机、减速器、机架和连杆机构等部分组成，如图一所示。其工作原理是：减速器将电动机的高速旋转运动转变为曲柄轴的低速旋转运动；曲柄轴的低速旋转运动由连杆机构变为驴头悬绳器的上下往复直线运动，悬绳器下接抽油杆柱，抽油杆柱带动抽油泵柱塞(或活塞)在泵筒内作上下往复直线运动，从而将油井内的原油举升到地面，达到抽油的目的。

抽油机的负载和功率因数分析

       抽油机的电气部分主要由三相异步电动机和控制电路组成。三相异步电动机的功率一般为几十千瓦(常用的抽油机电机功率一般为5.5～75kw)，它带动抽油杆作往复运行，抽油机的负载是不断变化的，变化周期也很短，一般游梁式抽油机每分钟有8～12个冲次(周期)，一个冲次有两个冲程，每个冲次中负载变化两次，而且重载工作时间很短。由于抽油机在抽油杆向上运动的半个周期内电动机要克服抽油杆及油的重力而做功；在抽油杆向下运动的半个周期内因为抽油杆动能与平衡块的势能差，会出现电动机被拖动旋转超过同步转速的现象，此时电动机向电网反输电能。在实际生产中，随着油田开发的深入，地下原油的储量逐年减少，抽油机工作时，“满载”的次数逐渐减少，大部分时间是“轻载”或“空载”。由于负荷变化周期的上下两个冲程各有一个死点，而抽油机电机都是带载起动，总是从两个死点中负载较大的死点开始起动。因此，要求抽油机电动机应具有较大的起动转矩，这样就更加使得电动机在低负荷下运行。三相异步电动机的功率因数都比较低，额定负载时约为0.7～0.9，而在空载和轻载时只有0.2～0.3。而抽油电机的功率因数在抽油机1个冲程内的变化极大，虽然有时达到了0.8左右，但是大多数时间是在0.2～0.6之间变化，平均功率因数很低。

变频器及容量的选择

      由于抽油机负载不是恒定负载，而是周期性变化的负载，在油井的初期、中期、后期负载也不一样，因此容量的选择是一个重要且复杂的问题，要考虑变频器容量与电动机容量的匹配，容量偏小会影响电动机有效力矩的输出，影响系统的正常运行，甚至损坏装置，而容量偏大则电流的谐波分量会增大，电机功率因数较低，也增加了设备投资。抽油机起动时总是从两个死点中负载较大的死点由低频低压开始起动，随着电机转速逐渐上升到额定转速，频率逐渐上升至设置频率，输出电压逐渐上升至额定电压，完成起动。一般要求变频器的额定电流大于等于电动机的额定电流即：IFN≥IMN

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