交流变频调速技术在国民经济和日常生活中发挥着日益重要的作用，已被广泛应用于工业生产以及人们日常生活中，这主要得益于其优良的节能特性和调速特性。中国产值能耗是世界上最高的国家之一，要解决产品能耗问题，除其他相关技术问题需改进外，交流变频调速技术已成为节能及提高产品质量的有效措施。油田作为一个特殊行业，有其独特的背景，以风机、泵类负载为主，因而决定了变频器在油田中的应用应以节能为第一目标。但是，抽油机的改造，主要在根据工矿情况能方便调节电机转速。

一、 抽油机的变频调速

对游梁式抽油机电机进行变频调速，可消除起动过程中的冲击，再生能量的处理一般用电阻能耗制动方式。如果电源的质量较好，比较稳定，也可用回馈制动方式。在逆变期间，电源电压故障（不足）或断电，回馈制动单元逆变器会迅速直通（有源逆变颠覆），逆变失败。因此，只有在不易发生故障的稳定电网下，才可以采用这种回馈制动方式。

目前，对游梁式抽油机的交流变频调速技术改造主要有以下3个方面：

(1) 以提高电网质量、减小对电网影响为目标的变频改造。

(2) 以节能为目的变频改造。

(3) 改变采油杆上行和下行的速度，在一些情况下可以提高生产效率。

二. 改造实例

从2002年开始，森兰沈阳分公司对大港油田的数百台抽油机进行了改造。抽油机电机的功率一般在30kW～75kW，其中以37kW、45kW居多。选择变频器时，考虑抽油机的惯性力矩比较大，V/F控制通用变频器要放大一挡，起动力矩较好的矢量控制变频器更好，如SB70，只要变频器的额定电流大于或等于电机的额定电流即可。

另外，抽油机在工作过程中有再生能量产生，每一台变频器都要配相应的制动单元和制动电阻，这样，能量被电阻消耗掉了。为利用这部分再生能量，可以在几台抽油机集中的地方（平台），采用直流母线式。

三. 结束语

交流变频调速技术作为高新技术、基础技术和电动机控制技术，其应用已渗透到石油行业各个技术部门，特别是游梁式抽油机控制较普遍也很成功，产生了经济效益。随着变频器更进一步的推广应用，必将产生更大的经济效益。

应用解决方案二、森兰变频器在游梁式抽油机中的应用

目前，在陕北、甘肃和宁夏等地，油田采用的抽油设备中，有一部分为游梁式抽油机，数量也比较多。游梁式抽油机运动为反复地上下提升，一个冲程提升一次，其动力来自于电动机带动的两个重量相当大的钢质滑块，当滑块提升时，类似于杠杆的作用，将采油机杆送入井中，滑块下降时，采油杆提出带油至井口，当负荷不平衡时，在滑块下降过程中，电机进入再生发电状态，产生再生能量，再生能量反馈到变频器的直流侧，引起主回路直流母线电压的升高，这样会危及变频器的安全，极不利于抽油设备的安全运行。另一方面，游梁式抽油机引入两个大质量的钢质滑块，导致抽油机的起动冲击大等诸多问题。除了上述两方面问题之外，油田采油的特殊地理环境决定了采油设备有其自有的运行特点，在油井开采前期储油量大，供液足，为提高功效可采用工频运行，保证较高的产油量；在中、后期，由于石油储量减少，易造成供液不足，电机若仍工频运行，势必浪费电能，造成不必要的损耗，这时须考虑实际工作情况，适当降低电机转速，减少冲程，有效提高充盈率。为了解决上述问题，可将变频技术引入到游梁式抽油机控制中去。根据电机理论可知，其转速公式为：

其中：p为电动机的极对数，s为转差率，f为供电电源频率，n为电动机的实际转速。从上式可以看出，电机转速与频率近似成正比，改变频率即可以平滑地调节电机转速，从而可以连续地改变提油机的抽油速度。根据电动机工作电流的大小确定电动机的工作频率，这样可以根据井况的变化，方便地调节抽油机的冲程，达到节能和提高电网功率因数的目的。同时变频调速器具有低速软启动，转速可以平滑地大范围调节，对电动机保护功能齐全，如短路、过载、过压、欠压及失速等，可有效地保护电机及机械设备，保证设备在安全的电压下工作，具有运行平稳、可靠，提高功率因数等诸多优点，是采油设备改造的理想方案。

在实际的应用过程中有些问题需要关注，如游梁式抽油机的发电状态产生的能量的处理。通常采用普通变频器加能耗制动单元可比较方便地实现，这是以多耗电能为代价的。也可以用回馈单元将再生能量反馈到电网，节能效果更好。目前我公司已在陕北、甘肃和宁夏等地油田上成功地将变频器应用在此设备上，得到很好的使用效果。