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一、簡介：
磕頭機(jī)是目前采油生產(chǎn)中的主要設(shè)備，其數(shù)量達(dá)10萬臺(tái)以上。電動(dòng)機(jī)裝機(jī)總?cè)萘吭?500萬kW，年耗電量達(dá)百億度以上�？念^機(jī)用電量約占油田總用電量的40%，運(yùn)行效率非常低，平均運(yùn)行效率只有25%，功率因數(shù)低，電能浪費(fèi)大。因此，磕頭機(jī)節(jié)能潛力非常巨大，石油行業(yè)也是推廣“電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能”的重點(diǎn)行業(yè)。采用變頻調(diào)速技術(shù)，使磕頭機(jī)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律適應(yīng)油井的變化工況，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)效率的提高，達(dá)到節(jié)能增產(chǎn)的目的。
  
二、抽油機(jī)變頻改造的優(yōu)點(diǎn)：
2.1.大大提高功率因數(shù)，（0.25～0.5提高到0.9以上）。減小了供電電流，從而減小了電網(wǎng)及變壓器的負(fù)荷。
2.2.動(dòng)態(tài)調(diào)整抽取速度，一方面節(jié)能，同時(shí)增加原油產(chǎn)量。
2.3.實(shí)現(xiàn)真正“軟起動(dòng)”，減小對電機(jī)、變速箱、抽油機(jī)過大機(jī)械沖擊，延長設(shè)備使用壽命。
三、磕頭機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理
3.1.國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的是游梁式豎井磕頭機(jī)，它有三部分組成：
（1）地面部分：由電動(dòng)機(jī)、減速器和四連桿構(gòu)成。
（2）井下部分：抽油泵（吸入閥、泵筒、柱塞和排油閥），它懸掛在套管中的下端。
（3）抽油桿柱：連接地面抽油機(jī)和井下抽油泵的中間部分。
3.2.磕頭機(jī)的工作原理：
磕頭機(jī)的電機(jī)負(fù)荷是按周期變化的，開始起動(dòng)時(shí)，負(fù)荷很大，要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩很大。正常運(yùn)行時(shí)負(fù)荷率很低，一般在20%左右，高時(shí)負(fù)荷率只有30%。電機(jī)的負(fù)荷曲線有2個(gè)峰值，分別為磕頭機(jī)上、下沖程的“死點(diǎn)”。未進(jìn)行平衡的條件下，上、下沖程的負(fù)載極度不均衡，在上沖程時(shí)，需要提起抽油桿柱和液柱，電機(jī)需付出很大能量。在下沖程時(shí)，抽油桿柱對電機(jī)作功，使電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)。通常在磕頭機(jī)的曲柄上加上平衡塊，消除上下沖程負(fù)載不平衡度。平衡塊調(diào)節(jié)較好，其發(fā)電狀態(tài)的時(shí)間和產(chǎn)生的能量就小，由于抽油負(fù)荷是每時(shí)每刻在變化，平衡配重不可能隨抽油負(fù)荷作完全一致的變化，絕大部分磕頭機(jī)配重嚴(yán)重不平衡，從而造成過大的沖擊電流，沖擊電流最大可為5倍的工作電流甚至達(dá)到額定電流的3倍。調(diào)整好平衡配重，可降低沖擊電流為正常工作電流的1.5倍。在國內(nèi)油田使用的磕頭機(jī)普遍存在的問題：運(yùn)行時(shí)間長，“大馬拉小車”，效率低，耗能大，沖程和沖次調(diào)節(jié)不方便，有空抽現(xiàn)象。
四、磕頭機(jī)改造及應(yīng)用實(shí)例：
4.1.磕頭機(jī)改造原理：
磕頭機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)中，有兩次發(fā)電狀態(tài)，尤其當(dāng)配重不平衡時(shí)，產(chǎn)生的“泵升電壓”很高，靠加大變頻器直流側(cè)電解電容和減小制動(dòng)電阻值，不能完全解決問題，并且隨著油層的變化，“泵升電壓”也在變化。因此，解決“泵升電壓”的問題至關(guān)重要，可以保證變頻器安全運(yùn)行。降低“泵升電壓”的方式通常采取的方式有以下三種：
- 變頻器采用兩段速度速度的控制方式：上沖程提升的時(shí)候采用低速，增大電機(jī)轉(zhuǎn)矩，防止起動(dòng)過程中出現(xiàn)過流現(xiàn)象。下沖程采用高速，電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)，防止“泵升電壓”過程的出現(xiàn)。
- 變頻器采用加裝制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻：采用能量泄放的方式降低“泵升電壓”。以上兩種方式在運(yùn)行過程中，都存在能量損失的問題。
- 變頻器加能量回饋單元：其工作原理是，通過能量回饋單元將變頻器工作過程中產(chǎn)生電能轉(zhuǎn)換成交流電回饋到電網(wǎng)中。這種方式投資成本較高，但是，有利于節(jié)能環(huán)保，現(xiàn)在在油田抽油機(jī)上廣泛使用。
4.2.應(yīng)用實(shí)例:
普傳PI9000及PI500系列變頻器從問世以來，以其優(yōu)越的性能和穩(wěn)定可靠質(zhì)量，廣泛的應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，同時(shí)，在油田磕頭機(jī)上也大量的應(yīng)用，下面是應(yīng)用現(xiàn)場的照片。
 
PI9000系列變頻器
 
PI500系列變頻器
  
遼河油田現(xiàn)場應(yīng)用圖片（盤錦）
  
吉林油田現(xiàn)場應(yīng)用圖片（松原）
大慶油田現(xiàn)場應(yīng)用圖片
五、結(jié)束語
由于油井的類型和工況千差萬別，井下滲油和滲水量每時(shí)每刻都在變�？念^機(jī)的負(fù)載變化是無規(guī)律的，故采用變頻調(diào)速技術(shù)，使磕頭機(jī)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律適應(yīng)油井的變化工況，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)效率的提高，達(dá)到節(jié)能增產(chǎn)的目的。
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