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[摘 要]变频技术原理结合了信息技术、模糊控制技术、传感器技术、计算机技术和变频调速技术等现代高新转换技术，使油田在开发过程中抽油机能源消耗得到根本改善。
[关键词]变频控制柜；节能增产；原理
中图分类号：TE43 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）12-0325-01
JTW-G系列变频控制柜具有提高油井的产量和泵效、功率因数补偿、对电网和设备无冲击、冲次任意调节、分段转速控制五大特点，通过再生电能、能量消耗、能量回馈、“变频+回馈”四项功能达到节能增产目的。
一、JTW-G系列变频控制柜节能增产工作原理
1、节能原理
再生电能：抽油机属位能性负载，尤其当配重不平衡时，电动机由于位能或惯性，在整个冲次的某个阶段，负载拖动电动机的转速比变频器输出频率所对应的转速还要高，电动机处于再生发电状态，产生的再生电能传输到直流侧滤波电容上，产生泵升电压。过高的泵升电压有可能损坏开关器件、电解电容，甚至会破坏电机的绝缘，从而威胁到系统安全工作。因此，这部分再生能量必须处理。一般处理再生能量的方法有能量消耗和能量回馈。JTW抽油机变频节能控制柜，其耗电功率（抽油机）。P∞N的立方，如果调整转速N满足最佳冲次及上下冲程速度时，若转速N为一半额定转速，则其耗电仅为电机额定功率的1/8，即若抽油机电机额定功率为50KW，则在一半转速时其电机耗电仅为9.25KW，节能87%，效果显著。
能量消耗：在变频器直流侧加放电电阻单元组件，将再生电能通过专门的能耗制动电路消耗在功率电阻上，转化为热能，因此称为电阻制动。为保证系统安全运行，这部分电能不得不被变成热能白白消耗在电阻上。
能量回馈是通过加装回馈装置，使变频器电网侧变流器成为可逆的，将再生电能就地回收到电网，弥补了单纯使用变频器这部分（约15—25%）电能丢失的缺憾。由于使用了先进的控制电路设计和适当的滤波装置，保证了回收的电能符合国家电网标准。减少谐波污染。
“变频+回馈”完美的节能增效方式。它包容了变频器能够节约的电能和再生电能回收的电能，较理想、较彻底的一次性实现了抽油机节能增效项目的改造。JTW-G系列变频控制柜采用①IPC-PF-1S回馈制动单元；②抽油机专用IPC-MD抽油机专用变频器。这两个产品已经成为近年中国抽油机节能改造性价比最好的产品之一。
2、增产原理
在抽油过程中，由于井下液面是变化的，JTW抽油机变频节能控制柜能够根据需要自动调整抽油机的冲次，根据负载變化动态修正同冲次中的上下冲程速度，使油井能够工作在最佳工作状态，而且在每一个冲次中，动态修正上下冲程速度，既可以提高原油液体在泵内的充满系数，也可减少提升中漏失系数，单位时间内的原油产量自然增加。
二、JTW-G系列变频控制柜的特点
1、提高油井的产量和泵效
根据油井的实际供液能力，动态调整抽取速度，既节约电能，又增加原油产量。在冲次一定的情况下，通过分别调节输入抽油机上下行电机频率值，可实现抽油机上下冲程速度的改变，提高油泵的充满系数，减少泵的漏失，提高泵效，达到增产的目的。例如对于低产能的油井可以降低冲次，提高泵效，减少泵的空行程。对大多数的油井，可以提高泵效15—30%。
2、功率因数补偿
电费成本较高，且无功损耗带来的费用也计量到我们的用电成本里。使用变频器改造后，电动机功率因数可由0.25—0.50提高到0.90上下，从而减轻了电网和变压器的负担，降低了线损，大幅度节省了无功损耗的电费。
3、对电网和设备无冲击
当电机在工频状态下启动时，启动电流相当于3—7倍额定电流，因此通常在电机带载启动时，会对设备和供电电网造成很大的冲击，导致对电网容量要求过高，且在启动瞬间产生大电流和震动，对设备极为不利，严重时还会发生抽油机断托等现象。在变频改造后就可以实现电机真正意义上的柔性启动，将会使启动电流大大降低，既节能又减少了对电网的冲击。避免了电动机、变速箱、抽油机等过大机械冲击，延长了泵及相关设备的使用寿命。
4、冲次任意调节
通过调整电机输入频率能够实现一定条件下的冲次任意随时可调，使油井处于抽渗平衡，达到最佳工作状态。不需停产调节速度。解决了因调速造成的停产，从而提高了生产效率。可以不用更换皮带轮来调节合适冲次，以达到满足泵效的情况下用最少的电。
5、分段转速控制
通过变频对抽油机转速的调节，根据抽油机的特殊工况，把转速控制细划为上冲程转速控制和下冲程转速控制，通过分别对上下冲程转速的适当调节，从而减少漏失，提高泵效。
三、JTW-G系列变频控制柜技术水平分析
JTW抽油机变频节能控制柜经胜利油田胜采三矿技术管理站节能小组对本产品在342号井进行应用测试，测试数据说明，该产品具有以下特性：
1、有功节能明显，大大降低采油成本抽油电机在工频工作状态下每小时耗电10.1千瓦，大部分时间处于大马拉小车的状态，采用负载反馈调频后，每小时耗电6.71千瓦就可以满足负载需求，仅采油耗电成本就可降低1/3。
2、无功节能突出，大大减少设备的内部损耗抽油电机在工频工作状态下电机的内部发热和机械能耗每小时达到8.38KVAR，采用负载反馈调频后，每小时的无功损耗仅为5KVAR。内部能耗的明显降低，不仅节约了电能，而且在提高电机功效的同时延长电机的使用寿命。
3、提高电机的功率因数，减小对电网的污染功率因数由0.670提高到0.802，减小电网两侧电流和电压的相位差，更大地降低无功损耗。
4、采油增加，防止因节电而导致产量降低因变频节能指标是以确保采油产量不降低为前提下调整设置的，因而能使节能和产油同时处于最佳状态。
四、变频控制柜应用的优点
采油管理中的智能变频控制柜应用到了双变频技术，它能实现抽油机中的传递的优化和能量的转化。一般变频控制柜和此类变频控制柜有着比较大的差异，它可以再次返回到变频器的直流环节中的拥有可再生特性的电能转化，并且它和电网的电源具有相同的同步交流正弦波，以及使用滤波，把这种可再生的电能传给电网，提供给它利用。此外，还要将电磁调速电机进行一系列的改造，经过对它的调速器的速度进行设定和调整，把它的范围调到最大档，并且把变频器的频率调低，提高节能效果和运营效率。抽油机的变频控制柜在采油管理中有以下优点：第一；对过压、短路、过载、过流、三相不平衡有保护的功能。第二；软停止、软启动，减少工频启动引起的电缆和电机的绝缘老化，能延长设备的使用寿命和维修周期。第三；可靠安全，可以减小抽油机全部系统的运行速度，以减轻运动、传输部分的磨损和疲劳。第四；电网的能量可以得到回馈，使它的经济效益得到了增加。
结论
为了进一步提高梁式抽油机的节能效果，不仅应该改善现有的人力电动机的机械特性，使得机械性能和负载特性互相配合，抽油机协调硬盘的工作是负荷小，负载变大的特性变得柔软，既降低了电机的损耗，也提升泵了的效率。提高系统效率。还应该研制一个四象限的变频器，这样就可以使电网收集电机发电时所发的电。
参考文献
[1] 王国卫，李波。深抽节能装置研究与应用[J].中国石油和化工标准与质量，2011，（02）
[2] 王小松。塔架式数控抽油机在商河油田商三区的应用[J].内蒙古石油化工，2010，（13）
[关键词]变频控制柜；节能增产；原理
中图分类号：TE43 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）12-0325-01
JTW-G系列变频控制柜具有提高油井的产量和泵效、功率因数补偿、对电网和设备无冲击、冲次任意调节、分段转速控制五大特点，通过再生电能、能量消耗、能量回馈、“变频+回馈”四项功能达到节能增产目的。
一、JTW-G系列变频控制柜节能增产工作原理
1、节能原理
再生电能：抽油机属位能性负载，尤其当配重不平衡时，电动机由于位能或惯性，在整个冲次的某个阶段，负载拖动电动机的转速比变频器输出频率所对应的转速还要高，电动机处于再生发电状态，产生的再生电能传输到直流侧滤波电容上，产生泵升电压。过高的泵升电压有可能损坏开关器件、电解电容，甚至会破坏电机的绝缘，从而威胁到系统安全工作。因此，这部分再生能量必须处理。一般处理再生能量的方法有能量消耗和能量回馈。JTW抽油机变频节能控制柜，其耗电功率（抽油机）。P∞N的立方，如果调整转速N满足最佳冲次及上下冲程速度时，若转速N为一半额定转速，则其耗电仅为电机额定功率的1/8，即若抽油机电机额定功率为50KW，则在一半转速时其电机耗电仅为9.25KW，节能87%，效果显著。
能量消耗：在变频器直流侧加放电电阻单元组件，将再生电能通过专门的能耗制动电路消耗在功率电阻上，转化为热能，因此称为电阻制动。为保证系统安全运行，这部分电能不得不被变成热能白白消耗在电阻上。
能量回馈是通过加装回馈装置，使变频器电网侧变流器成为可逆的，将再生电能就地回收到电网，弥补了单纯使用变频器这部分（约15—25%）电能丢失的缺憾。由于使用了先进的控制电路设计和适当的滤波装置，保证了回收的电能符合国家电网标准。减少谐波污染。
“变频+回馈”完美的节能增效方式。它包容了变频器能够节约的电能和再生电能回收的电能，较理想、较彻底的一次性实现了抽油机节能增效项目的改造。JTW-G系列变频控制柜采用①IPC-PF-1S回馈制动单元；②抽油机专用IPC-MD抽油机专用变频器。这两个产品已经成为近年中国抽油机节能改造性价比最好的产品之一。
2、增产原理
在抽油过程中，由于井下液面是变化的，JTW抽油机变频节能控制柜能够根据需要自动调整抽油机的冲次，根据负载變化动态修正同冲次中的上下冲程速度，使油井能够工作在最佳工作状态，而且在每一个冲次中，动态修正上下冲程速度，既可以提高原油液体在泵内的充满系数，也可减少提升中漏失系数，单位时间内的原油产量自然增加。
二、JTW-G系列变频控制柜的特点
1、提高油井的产量和泵效
根据油井的实际供液能力，动态调整抽取速度，既节约电能，又增加原油产量。在冲次一定的情况下，通过分别调节输入抽油机上下行电机频率值，可实现抽油机上下冲程速度的改变，提高油泵的充满系数，减少泵的漏失，提高泵效，达到增产的目的。例如对于低产能的油井可以降低冲次，提高泵效，减少泵的空行程。对大多数的油井，可以提高泵效15—30%。
2、功率因数补偿
电费成本较高，且无功损耗带来的费用也计量到我们的用电成本里。使用变频器改造后，电动机功率因数可由0.25—0.50提高到0.90上下，从而减轻了电网和变压器的负担，降低了线损，大幅度节省了无功损耗的电费。
3、对电网和设备无冲击
当电机在工频状态下启动时，启动电流相当于3—7倍额定电流，因此通常在电机带载启动时，会对设备和供电电网造成很大的冲击，导致对电网容量要求过高，且在启动瞬间产生大电流和震动，对设备极为不利，严重时还会发生抽油机断托等现象。在变频改造后就可以实现电机真正意义上的柔性启动，将会使启动电流大大降低，既节能又减少了对电网的冲击。避免了电动机、变速箱、抽油机等过大机械冲击，延长了泵及相关设备的使用寿命。
4、冲次任意调节
通过调整电机输入频率能够实现一定条件下的冲次任意随时可调，使油井处于抽渗平衡，达到最佳工作状态。不需停产调节速度。解决了因调速造成的停产，从而提高了生产效率。可以不用更换皮带轮来调节合适冲次，以达到满足泵效的情况下用最少的电。
5、分段转速控制
通过变频对抽油机转速的调节，根据抽油机的特殊工况，把转速控制细划为上冲程转速控制和下冲程转速控制，通过分别对上下冲程转速的适当调节，从而减少漏失，提高泵效。
三、JTW-G系列变频控制柜技术水平分析
JTW抽油机变频节能控制柜经胜利油田胜采三矿技术管理站节能小组对本产品在342号井进行应用测试，测试数据说明，该产品具有以下特性：
1、有功节能明显，大大降低采油成本抽油电机在工频工作状态下每小时耗电10.1千瓦，大部分时间处于大马拉小车的状态，采用负载反馈调频后，每小时耗电6.71千瓦就可以满足负载需求，仅采油耗电成本就可降低1/3。
2、无功节能突出，大大减少设备的内部损耗抽油电机在工频工作状态下电机的内部发热和机械能耗每小时达到8.38KVAR，采用负载反馈调频后，每小时的无功损耗仅为5KVAR。内部能耗的明显降低，不仅节约了电能，而且在提高电机功效的同时延长电机的使用寿命。
3、提高电机的功率因数，减小对电网的污染功率因数由0.670提高到0.802，减小电网两侧电流和电压的相位差，更大地降低无功损耗。
4、采油增加，防止因节电而导致产量降低因变频节能指标是以确保采油产量不降低为前提下调整设置的，因而能使节能和产油同时处于最佳状态。
四、变频控制柜应用的优点
采油管理中的智能变频控制柜应用到了双变频技术，它能实现抽油机中的传递的优化和能量的转化。一般变频控制柜和此类变频控制柜有着比较大的差异，它可以再次返回到变频器的直流环节中的拥有可再生特性的电能转化，并且它和电网的电源具有相同的同步交流正弦波，以及使用滤波，把这种可再生的电能传给电网，提供给它利用。此外，还要将电磁调速电机进行一系列的改造，经过对它的调速器的速度进行设定和调整，把它的范围调到最大档，并且把变频器的频率调低，提高节能效果和运营效率。抽油机的变频控制柜在采油管理中有以下优点：第一；对过压、短路、过载、过流、三相不平衡有保护的功能。第二；软停止、软启动，减少工频启动引起的电缆和电机的绝缘老化，能延长设备的使用寿命和维修周期。第三；可靠安全，可以减小抽油机全部系统的运行速度，以减轻运动、传输部分的磨损和疲劳。第四；电网的能量可以得到回馈，使它的经济效益得到了增加。
结论
为了进一步提高梁式抽油机的节能效果，不仅应该改善现有的人力电动机的机械特性，使得机械性能和负载特性互相配合，抽油机协调硬盘的工作是负荷小，负载变大的特性变得柔软，既降低了电机的损耗，也提升泵了的效率。提高系统效率。还应该研制一个四象限的变频器，这样就可以使电网收集电机发电时所发的电。
参考文献
[1] 王国卫，李波。深抽节能装置研究与应用[J].中国石油和化工标准与质量，2011，（02）
[2] 王小松。塔架式数控抽油机在商河油田商三区的应用[J].内蒙古石油化工，2010，（13）