【摘 要】天平游梁式抽油机在普通游梁式抽油机的基础上，对机械装置、驱动装置及控制技术几个方面进行了综合改进。采用变频器控制技术，对电机的运行进行有效监测和控制，可根据油井状况适时调整电机的速度和出力，优化电机的能耗状态，大大提高抽油机的工作效率。
　　【关键词】变频器 天平游梁式抽油机 永磁同步电动机 效率 变频
　　一、天平游梁式抽油机的机械系统
　　随着油田的生产开发，普通游梁式抽油机逐渐显现出耗能大、机械效率低、调参困难等问题。天平游梁式抽油机去掉了复杂的齿轮减速结构，模拟天平平衡的原理，采用底座连接支架作为支撑，支承轴连接游梁及前后驴头。运用柔性连接的方式进行抽油工作，减小了冲击载荷；采用对称平衡方式代替了普通抽油机曲柄回转离心力平衡方式，其平衡精度更高。
　　二、天平游梁式抽油机的控制系统
　　针对原有三相异步电动机工效低，网损大，电网质量差的问题，天平游梁式抽油机的动力系统选用由新型材料和先进加工工艺制造的适合油田抽油机专用的特种电机——永磁同步电机。磁同步电动机性能更加稳定、效率更高、节能优势明显。
　　变频调速技术能弥补这些缺点，起动时变频器频率逐渐上升，转速逐渐提高，不需其他起动设备；失步问题是由于电机同步转速不变，转子落后的角度过大引起的，而变频调速中的转速和转矩闭环控制，可以随时调节同步转速，避免了失步现象。由于同步电动机的固有优点使电动机的变频调速成为交流调速的一个发展方向，变频器的应用将是今后研究工作的重中之重。
　　天平游梁式抽油机控制系统的中心元件是一块控制板和一台变频器，控制板是由油田技术人员自主开发设计的一套针对变频器的控制线路。控制板根据控制信号输出驱动信号，驱动信号被变频器接收后，变频器按预先设定的参数输出相应的控制，帶动永磁同步电动机运转。电机运转后，带动检测装置编码器转动，编码器发出速度反馈信号，经反馈线路输入到控制板，控制板根据控制信号再次调整输出驱动信号。
　　三、天平游梁式抽油机的控制策略
　　针对天平游梁式抽油机的结构特点，应用变频器来控制永磁同步电动机，可以适时调整抽油机工作参数，提高抽油机的工作效率，达到增产增效目的。
　　（一）抽油机冲次调节
　　在油田生产过程中，根据油井的供液能力需要适时调整抽汲参数，保证一定的下泵沉没度，使井下渗流更加顺畅。天平游梁式抽油机上是只需要利用操作盒或手持操作器进行有线和无线的操作控制，即可对变频器的参数进行重新设定，从而调节抽油机冲次。整个过程只需2分钟，不需任何机械设备和维护队伍，可大大提高工作效率。
　　（二）采用闭环控制系统，实现抽油机单次行程误差的校正及参数调整
　　电机旋转后，由编码器进行反馈信号的采集，检测电机运行的速度。同时在行程的中间位置安装中位开关，将中位信号与编码器检测出的信号进行比较。如果因电机皮带打滑等因素，造成两者信号出现偏差，则由控制板比较偏差值后，通过变频器改变驱动信号，从而调整行程，实现单次行程误差的校正及参数调整。
　　（三）抽油机上下行程运行速度控制与运行曲线设定
　　要提高抽油机深井泵的泵效，必须要保证抽油杆的运行平稳无冲击。要增加泵的充满度，就是在下行程时增加停留时间，且上下行程设定合理的间停时间，让泵阀完全关闭，减少泵的回流。从而使抽油杆及套管弹性变形恢复，减少冲程损失，能更有效的提高泵效。合理的间停时间可由电机启动时零速位置控制持续时间来设定，或是调节电机启动时煞车释放延迟时间来控制（参看图1）。
　　变频器参数中有序列启动信号模式选择，此参数用来选择电磁阀的序列启动方式，当收到正反转信号及使能信号后，马达电磁阀、机械煞车及直流制动等时序才会开始依参数设定动作，如图1所示。
　　四、结语
　　由于变频器具有优异的调速性能、起制动性能，具有高效率、高功率因数和显著的节能特点，各种规格的变频器产品已在众多工业领域获得普通采用，被公认为最有发展前途的电机调整方式。天平游梁式抽油机应用变频技术控制抽油机的机械运动，能满足上下行程中换速、换向平稳无冲击，以达到最大的泵的抽吸度及最小的换向冲击，大大提高泵效，达到增产增效的目的。随着人们节能环保意识的加强，变频器的应用日益普及，前景十分广阔。
　　参考文献：
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