游梁式抽油机是现今油田使用的最广泛的采油设备,其机械结构简单,能适应野外恶劣的天气,并且长时间运转,便于维护。但是其能耗大、工作效率低的缺点,至今没有得到很好的解决。因此,如何对游梁式抽油机系统进行节能改造,并且达到良好的节能效果,提高系统的自动化程度,是当今油田迫切需要解决的问题。长期以来,一些专家和技术人员一直致力于游梁式抽油机节能的研究,并取得了一些成就。目前油田节能的方向主要分为两种：一是改进游梁式抽油机的机械结构,二是改变电动机的工作特性。本文以常规游梁式抽油机为研究对象,学习并研究了游梁式抽油机的机械结构和工作原理,分析了游梁式抽油机四连杆机构的运动规律。在此基础上,首先采用机械平衡的方式改进游梁式抽油机机的械结构,来实现节能,并分别计算了采用曲柄平衡、游梁平衡和复合平衡方式时,平衡重的平衡半径和平衡质量,及其运动过程中的调节量。然后,采用改变电动机工作特性的方式实现节能,采用罗克韦尔自动化产品,设计了一个变频调速节能控制系统,并把电动机的输出功率和速度作为反馈量,构成了闭环控制系统。最后把PID控制器应用到系统中,并针对不同的状况,在功率环分别采用PID控制和PD控制,保证系统的良好运行,达到很好的节能效果。最后,建立了游梁式抽油机节能控制系统的数学模型,并设计了PID控制器的参数,通过仿真证明了数学模型的有效性,和PID控制算法的可行性。通过分析可知,PID控制器可以使系统有很好的跟踪设定值的能力,实现了对游梁式抽油机节能控制系统的闭环控制,达到了很好的控制效果。