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摘要：介绍了抽油机多功能变速装置的工作原理、技术优势以及在油田的实际应用。应用表明，抽油机多功能调速装置不仅能有效地减小有功功率、降低抽油机耗电量、提高系统效率，还实现了不停机冲次的连续调节，降低了生产成本，有利于抽油机平稳、高效运行，建议油田推广应用。
关键词：节能降耗；多功能调速；现场试验
中图分类号：TE08文献标识码： A
由于抽油机搭载的电动机的起动转矩很大，电动机运行过程中多处于轻载或空载状态，而且电动机负载低于30%，功率因数低于0.6以下，这样长期处于低负载、低功率因数状态下运行，造成抽油机电动机的较大功率损耗，因此电能浪费现象比较严重，无形中也降低了油井的开采效益。抽油机多功能调速装置是以矢量变频调速技术、伺服控制技术、单片机测量控制技术为基础，紧密结合当前的抽油机现场工艺要求及油田数字化的发展趋势而研发设计的一项综合性技术。该装置综合完善了多种油井现场应用技术，解决油井现场控制、管理的多种需求，是油井日常运行管理、节能管理、精细管理的实用配套设备，也是实现油井数字化的基础。随着科学的进步和油田可持续发展的需要，机械采油节能技术越来越受到人们的重视，将先进的节能技术应用于机械采油井上。对减少机械采油井的能耗，降低原油成本。提高油田开发的经济效益是非常必要的。
1其它节能控制箱的原理及特点
1.1电容无功补偿节能控制箱
1.1.1节能原理
在普通配电箱的基础上，加装一定容量的电容器，只对电网进行无功补偿。
1.1.2应用情况
从某队的应用看，一是对普通控制箱进行节能改造，对部分控制箱安装了电容补偿，这部分控制箱由于使用时间比较长，随着新型节能控制箱的应用，已逐渐被更换掉，目前还有不到10%的控制箱在使用；另一种为2007年某队安装的4口节能控制箱，其节能原理是在控制箱内装有电容补偿器。
（1）使用电容无功补偿优点。抽油机电机在安装电容补偿后，降低了抽油机的平均电流和有功功率，提高了功率因数，产生明显的节电效果。从测试结果看，安装电容进行无功补偿后，抽油机平均电流由51.3A降到下35.6A，降了30.6个百分点；平均有功功率由14.267kW下降到13.375kW，日节电21.4 kWh，节电率为6.25%；平均功率因数由0.531提高到0.735，提高了38.4个百分点。
（2）使用电容无功补偿缺点。在没安装电容补偿时，功率因数最小值为0.01，最小电功率为0.21kW，说明抽油机电机无发电回馈现象。在安装电容补偿后，功率因数最小值为-0.82，最小电功率为-5.63kW，说明抽油机电机发电最大反馈有功功率达到5.63kW。
1.2 ADEC型自适应动态控制箱
1.2.1节能原理
（1）断续供电节能原理。根据抽油机在一个冲程中实际消耗功率的变化情况进行通电和断电控制。在抽油机驴头上升的过程中，电动机消耗功率，此时电动机通电运行，而在驴头下降的过程中，电动机处于轻载甚至于发电状态，此时就断掉电动机的电源，从而达到节能目的。而对于那些比较复杂的抽油机工况，电脑能自动辨别出电机的适合断电的位置，在轻载和发电运行时，不是调节电压的有效值和频率，而是直接切断电源，使得节能潜力挖掘到最大。
（2）动态无功补偿技术
（3）Y–Δ自动转换技术
1.2.2应用情况
某队1口抽油机井上安装了电机自适应动态节能控制器，主要安装在普通控制箱进行对比试验，来验证该节电器的节能效果。
没有发生抽油机拖动电机的发电效应。从A井实测有功功率和功率因数上可以看出，有功功率和功率因数没有负值，解决了抽油机拖动电机发电现象。
（2）工作电流大幅度下降。安装动态节能控制器与不安装相比，平均工作电流由26.9A下降到20.7A，下降了6.2A。
（3）提高了功率因数，降低了有功功率。有功功率由6.9kW降到5.3kW，降低了1.6kW，日节电38.4kWh，有功节电率为23.1%。功率因数由0.249提高到0.680，提高了0.431。
2抽油机多功能调速装置的功能
2.1节能原理
（1）可测量并顯示抽油机井的工作电压、工作电流、有功功率、工作频率、无功功率、电流平衡度、功率平衡度、冲次，方便抽油机井的生产管理。可通过面板冲次调节抽油机运行速度，从而调节抽油机冲次，实现方便调参功能。
（2）可对工况数据进行分析判断，检测设备运行的平稳性，对工况实现过载保护控制功能。
（3）可实现抽油机井在一个冲程周期中上快下慢的生产工艺，在上下死点可设置停留时间，从而提高泵的填充率，减少漏失量，达到提高泵效的目的，同时下行速度的降低，可起到缓解杆管偏磨的作用。
（4）可实现不停机冲次的联续调节，满足各种产量油井的供排协调需求，操作方便，只需调到冲次界面，直接调节即可，同时达到节能、方便生产、降低工人劳动强度的目的。
（5）可对油井消耗的电量进行累计计量，方便能耗管理与研究试验。
（6）可对工况数据进行分析判断，检测设备运行的平稳性，对工况实现过载保护控制功能。
（7）在输入端配备内置滤波器，在输出端配备专用外置滤波器，有效滤除在调速过程中产生的谐波，保护设备。
2.2组成
该装置由传感器、主断路器、变频器、滤波器、工频电机保护器、分析仪等部分组成。
2.3各部分的功能
2.3.1传感器
该技术配套装置使用了曲柄位置传感器。该传感器安装于减速箱输出轴与曲柄总乘之间。它是通过监测，传输曲柄旋转过程中的曲柄位置信号，分辨出抽油机悬点位于上冲程或是下冲程，并将信号传递给分析仪。使分析仪能提供冲次、电流平衡率、功率平衡率等有效准确的开关信号、同时也提供变频器开关信号。使变频器能准确的在下慢上快的工艺下运行。
2.3.2控制部分组成及原理
（1）主断路器。本装置的总电源开关，当负载出现过载或短路时，还有自动切断进线总电源的功能。
（2）变频器。接受分析仪工作指令，并执行、进而实现节能、软启、软停、电机转速调整和无极调整冲次的功能。
（3）滤波器。减少对周边其他设备的干扰，有效控制谐波对电机的影响。
（4）电机保护器。工频运行时能够对电机的过载、过流进行有效保护。
（5）油井智能监控分析仪。对油井的电量进行累计计量，并可测量抽油机的电参数、电流平衡度、功率度；对工况数据进行分析判断，监测设备运行的平稳性；且可用U盘采集油井数据，并能将采集的数据通过软件进行回放，方便生产管理使用。
2.4应用情况
某队1口抽油机安装动态节能控制器以后，对所有井进行了电参测试。测试表明，安装节能控制器后，平均有功功率由11.22kW降到9.169kW，降低了2.051kW，平均单井日节电49.22kWh；平均功率因数由0.581提高到0.736，提高了0.155，系统效率升高了11.11个百分点。
3结论
（1）油井工况参数测量、控制油井数字化等多种油田应用配套技术的综合集成；结构和功能上的进一步优化及一体化设计，可更好的满足和适应油井现场工作状态的需要及管理方面的需要。
（2）瞬时功率的快速测量可给出比测量电流更精确的平衡状况，从而更好的调节平衡，达到节能的目的。克服了谐波干扰等技术难点，解决了变频器输出端电参测试的难题，为变频井的分析提供了准确的数据。
（3）实现了抽油机上快下慢的生产工艺，提高了泵效，从而进一步提高系统效率。
（4）该装置通过电动机负载检测电路，根据电动机的实际负载，给出适合当前运行的功率，实现功率随动，使电动机处于高效、经济和高倍功率因数的情况下运行，从而达到节能的目的。
参考文献：
[1]陈涛平，胡靖邦著.石油工程[M].北京：石油工业出版社.
关键词：节能降耗；多功能调速；现场试验
中图分类号：TE08文献标识码： A
由于抽油机搭载的电动机的起动转矩很大，电动机运行过程中多处于轻载或空载状态，而且电动机负载低于30%，功率因数低于0.6以下，这样长期处于低负载、低功率因数状态下运行，造成抽油机电动机的较大功率损耗，因此电能浪费现象比较严重，无形中也降低了油井的开采效益。抽油机多功能调速装置是以矢量变频调速技术、伺服控制技术、单片机测量控制技术为基础，紧密结合当前的抽油机现场工艺要求及油田数字化的发展趋势而研发设计的一项综合性技术。该装置综合完善了多种油井现场应用技术，解决油井现场控制、管理的多种需求，是油井日常运行管理、节能管理、精细管理的实用配套设备，也是实现油井数字化的基础。随着科学的进步和油田可持续发展的需要，机械采油节能技术越来越受到人们的重视，将先进的节能技术应用于机械采油井上。对减少机械采油井的能耗，降低原油成本。提高油田开发的经济效益是非常必要的。
1其它节能控制箱的原理及特点
1.1电容无功补偿节能控制箱
1.1.1节能原理
在普通配电箱的基础上，加装一定容量的电容器，只对电网进行无功补偿。
1.1.2应用情况
从某队的应用看，一是对普通控制箱进行节能改造，对部分控制箱安装了电容补偿，这部分控制箱由于使用时间比较长，随着新型节能控制箱的应用，已逐渐被更换掉，目前还有不到10%的控制箱在使用；另一种为2007年某队安装的4口节能控制箱，其节能原理是在控制箱内装有电容补偿器。
（1）使用电容无功补偿优点。抽油机电机在安装电容补偿后，降低了抽油机的平均电流和有功功率，提高了功率因数，产生明显的节电效果。从测试结果看，安装电容进行无功补偿后，抽油机平均电流由51.3A降到下35.6A，降了30.6个百分点；平均有功功率由14.267kW下降到13.375kW，日节电21.4 kWh，节电率为6.25%；平均功率因数由0.531提高到0.735，提高了38.4个百分点。
（2）使用电容无功补偿缺点。在没安装电容补偿时，功率因数最小值为0.01，最小电功率为0.21kW，说明抽油机电机无发电回馈现象。在安装电容补偿后，功率因数最小值为-0.82，最小电功率为-5.63kW，说明抽油机电机发电最大反馈有功功率达到5.63kW。
1.2 ADEC型自适应动态控制箱
1.2.1节能原理
（1）断续供电节能原理。根据抽油机在一个冲程中实际消耗功率的变化情况进行通电和断电控制。在抽油机驴头上升的过程中，电动机消耗功率，此时电动机通电运行，而在驴头下降的过程中，电动机处于轻载甚至于发电状态，此时就断掉电动机的电源，从而达到节能目的。而对于那些比较复杂的抽油机工况，电脑能自动辨别出电机的适合断电的位置，在轻载和发电运行时，不是调节电压的有效值和频率，而是直接切断电源，使得节能潜力挖掘到最大。
（2）动态无功补偿技术
（3）Y–Δ自动转换技术
1.2.2应用情况
某队1口抽油机井上安装了电机自适应动态节能控制器，主要安装在普通控制箱进行对比试验，来验证该节电器的节能效果。
没有发生抽油机拖动电机的发电效应。从A井实测有功功率和功率因数上可以看出，有功功率和功率因数没有负值，解决了抽油机拖动电机发电现象。
（2）工作电流大幅度下降。安装动态节能控制器与不安装相比，平均工作电流由26.9A下降到20.7A，下降了6.2A。
（3）提高了功率因数，降低了有功功率。有功功率由6.9kW降到5.3kW，降低了1.6kW，日节电38.4kWh，有功节电率为23.1%。功率因数由0.249提高到0.680，提高了0.431。
2抽油机多功能调速装置的功能
2.1节能原理
（1）可测量并顯示抽油机井的工作电压、工作电流、有功功率、工作频率、无功功率、电流平衡度、功率平衡度、冲次，方便抽油机井的生产管理。可通过面板冲次调节抽油机运行速度，从而调节抽油机冲次，实现方便调参功能。
（2）可对工况数据进行分析判断，检测设备运行的平稳性，对工况实现过载保护控制功能。
（3）可实现抽油机井在一个冲程周期中上快下慢的生产工艺，在上下死点可设置停留时间，从而提高泵的填充率，减少漏失量，达到提高泵效的目的，同时下行速度的降低，可起到缓解杆管偏磨的作用。
（4）可实现不停机冲次的联续调节，满足各种产量油井的供排协调需求，操作方便，只需调到冲次界面，直接调节即可，同时达到节能、方便生产、降低工人劳动强度的目的。
（5）可对油井消耗的电量进行累计计量，方便能耗管理与研究试验。
（6）可对工况数据进行分析判断，检测设备运行的平稳性，对工况实现过载保护控制功能。
（7）在输入端配备内置滤波器，在输出端配备专用外置滤波器，有效滤除在调速过程中产生的谐波，保护设备。
2.2组成
该装置由传感器、主断路器、变频器、滤波器、工频电机保护器、分析仪等部分组成。
2.3各部分的功能
2.3.1传感器
该技术配套装置使用了曲柄位置传感器。该传感器安装于减速箱输出轴与曲柄总乘之间。它是通过监测，传输曲柄旋转过程中的曲柄位置信号，分辨出抽油机悬点位于上冲程或是下冲程，并将信号传递给分析仪。使分析仪能提供冲次、电流平衡率、功率平衡率等有效准确的开关信号、同时也提供变频器开关信号。使变频器能准确的在下慢上快的工艺下运行。
2.3.2控制部分组成及原理
（1）主断路器。本装置的总电源开关，当负载出现过载或短路时，还有自动切断进线总电源的功能。
（2）变频器。接受分析仪工作指令，并执行、进而实现节能、软启、软停、电机转速调整和无极调整冲次的功能。
（3）滤波器。减少对周边其他设备的干扰，有效控制谐波对电机的影响。
（4）电机保护器。工频运行时能够对电机的过载、过流进行有效保护。
（5）油井智能监控分析仪。对油井的电量进行累计计量，并可测量抽油机的电参数、电流平衡度、功率度；对工况数据进行分析判断，监测设备运行的平稳性；且可用U盘采集油井数据，并能将采集的数据通过软件进行回放，方便生产管理使用。
2.4应用情况
某队1口抽油机安装动态节能控制器以后，对所有井进行了电参测试。测试表明，安装节能控制器后，平均有功功率由11.22kW降到9.169kW，降低了2.051kW，平均单井日节电49.22kWh；平均功率因数由0.581提高到0.736，提高了0.155，系统效率升高了11.11个百分点。
3结论
（1）油井工况参数测量、控制油井数字化等多种油田应用配套技术的综合集成；结构和功能上的进一步优化及一体化设计，可更好的满足和适应油井现场工作状态的需要及管理方面的需要。
（2）瞬时功率的快速测量可给出比测量电流更精确的平衡状况，从而更好的调节平衡，达到节能的目的。克服了谐波干扰等技术难点，解决了变频器输出端电参测试的难题，为变频井的分析提供了准确的数据。
（3）实现了抽油机上快下慢的生产工艺，提高了泵效，从而进一步提高系统效率。
（4）该装置通过电动机负载检测电路，根据电动机的实际负载，给出适合当前运行的功率，实现功率随动，使电动机处于高效、经济和高倍功率因数的情况下运行，从而达到节能的目的。
参考文献：
[1]陈涛平，胡靖邦著.石油工程[M].北京：石油工业出版社.