佘金彪

摘要：隨著社會的不斷進步與科學技術(shù)的發(fā)展，能源問題和環(huán)境問題成為當今社會討論的焦點，在尋找新能源，保護環(huán)境，改良環(huán)境的同時，新型環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品也應運而生。河南思科石油環(huán)保設備有限公司根據(jù)現(xiàn)有實際情況創(chuàng)新研發(fā)了智能型環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品一塔架變頻調(diào)速電機型抽油機，這種抽油產(chǎn)品將數(shù)字化控制技術(shù)與直線抽油方式相結(jié)合，切實有效的解決了常規(guī)抽油機耗電量大、維護困難、調(diào)參困難、沖程短、機械效率低等問題。經(jīng)現(xiàn)場實際應用證明：塔架變頻調(diào)速電機型抽油機運行工況良好，故障率低，安全可靠，是—種具有廣闊市場前景的高效節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品。

根據(jù)市場調(diào)查，針對常規(guī)游梁抽油機，許多油田機械制造生產(chǎn)廠商都嘗試開發(fā)長沖程、低沖次塔式抽油機，大多數(shù)是采用傳統(tǒng)電機帶動減速機，通過控制系統(tǒng)使電機換向，帶動減速機做換向運動。這些機型，實現(xiàn)了長沖程、調(diào)參容易、有效降低耗電量，但長期不問斷的連續(xù)運行，軸承潤滑和齒輪疲勞問題無法得到保障，運行噪音高，使運行可靠性降低，同時節(jié)能環(huán)保效果不明顯，因而推廣效果不佳。

河南機廠創(chuàng)新研發(fā)的塔架變頻調(diào)速電機型抽油機，此抽油機具備以下特性：a、采用世界領(lǐng)先的變頻閉環(huán)矢量控制及永磁同步電機技術(shù)，使輸出力矩能自動根據(jù)負載的變化而調(diào)整，始終滿足負載的變化，達到最佳的節(jié)能效果。b、采用先進工業(yè)控制器及人機操作界面，運行參數(shù)明了，調(diào)參方便、快捷，實現(xiàn)柔性啟動，系統(tǒng)運行按設定曲線運行，換向無剛性沖擊，低噪音（55dB）。c、主機采用高性能永磁低速、大扭矩電機驅(qū)動，電磁換向，無齒輪減速箱部件，無磨損，系統(tǒng)通過抽油桿與配重箱形成天平式平衡，實現(xiàn)運行時的平衡，無功損耗接近零，從而使機械效率達到95%以上。d、主機配置抱閘功能，配重箱配備安全剎車裝置，運行時運動部件與人隔離，操作機器與高壓電隔離，調(diào)平衡時配重落地調(diào)整，安全無憂。e.翻轉(zhuǎn)讓位，修井作業(yè)方便。

1.結(jié)構(gòu)及其原理

該型機由動力傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、機架及提升裝置、平衡箱、平衡箱安全剎車系統(tǒng)等組成，適用于普通采油作業(yè)，特別適用于長沖程、低沖次的采油工況。

其工作原理是：電機驅(qū)動一級皮帶減速輪，通過減速輪同軸上的驅(qū)動輪和導向輪驅(qū)動鋼絲繩組（寬帶）。鋼絲繩組（寬帶）一端和平衡箱連接，另一端通過懸繩器懸掛光桿；電機運行時，系統(tǒng)通過安裝在機架中部的霍爾元件，自動檢測到平衡箱位置，并反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制電機帶動懸點符合做上下平穩(wěn)運行。運行過程中利用光電信號檢測平衡箱的運動位移，來消除運動過程中的累積誤差。

2.動力傳動系統(tǒng)

動力傳動系統(tǒng)是利用低速大扭矩永磁同步電機，經(jīng)過一級皮帶減速；采用柔性鋼絲繩（寬帶）傳動使整機具有過載保護，避免了剛性沖擊。

3.智能控制系統(tǒng) 智能控制系統(tǒng)由高過載能力矢量控制變頻器、可編程控制單元及速度、重力、光電等各種傳感器構(gòu)成的智能化控制系統(tǒng)。其特點如下：

（1）.可人機對話，可實現(xiàn)沖程、沖次無級調(diào)速；

（2）.可監(jiān)控沖程、沖次、電流、頻率、轉(zhuǎn)矩、輸出功率、抽油桿運行速度與時間等屏幕顯示，可實現(xiàn)遠程監(jiān)控；

（3）.自動判斷光桿是否失重，實現(xiàn)緊急停機；

（4）.對電機全程自動控制，并具有超載、失載、過熱、缺相、短路保護、故障記憶等功能；

4.創(chuàng)新技術(shù)的應用

（1）.平衡箱的安全制動系統(tǒng)，該系統(tǒng)由離心式機械雙向動作限速器、制動轉(zhuǎn)向盤、安全制動鉗組成。

安全制動原理：通過連接在平衡箱的鋼絲繩即時追蹤平衡箱的運行速度，當平衡箱的運行速度超出限定速度時，離心機械限速器動作，反饋信號使電機制停，利用平衡箱加速下行的慣量，通過鋼絲繩的另一端拉緊裝在平衡箱上的安全制動鉗，抱剎導軌，利用摩擦力制動平衡箱，實現(xiàn)平衡箱的安全制動，避免井口側(cè)失載引起的事故。

（2）.機架翻轉(zhuǎn)裝置

修井作業(yè)工位讓開裝置：漲緊輪和導向輪輪架通過和機架連接的軸進行旋轉(zhuǎn)，卸掉載荷，漲緊輪向下旋轉(zhuǎn)，導向輪向上旋轉(zhuǎn)，這時導向輪可避開井口1200mm，為修井讓出作業(yè)空間。

（3）.設備動力系統(tǒng)采用外轉(zhuǎn)子永磁同步電機，具有噪音低、低轉(zhuǎn)速、大扭矩、低能耗的性能特點。

5.節(jié)能及環(huán)保特性

塔架變頻調(diào)速電機型抽油機在實際運用中，永磁同步電機配合高過載能力的矢量控制變頻器，實現(xiàn)了輸出力矩與負載的最佳匹配，達到最佳節(jié)能效果，功率因數(shù)達到0.98，切實達到了高效節(jié)能的目的。

6.主要特點

（1）.操作簡便，以人為本。應用了人機工程學原理，控制系統(tǒng)實現(xiàn)智能化，可人機對話，利用觸摸屏調(diào)整參數(shù)、實現(xiàn)多參數(shù)的遠程聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，并顯示運行參數(shù)，故障發(fā)生時間和故障原因，減輕維修人員的工作強度。

（2）.運行平穩(wěn)安全。該機驅(qū)動裝置均安裝在塔架頂部的驅(qū)動平臺上，平衡箱運行于封閉的塔架內(nèi)，有效減少對周圍人畜的誤傷害，當發(fā)生抽油桿斷裂事故時，平衡箱下方有制動系統(tǒng)，實現(xiàn)平衡箱的安全制動，避免井口側(cè)失載引起的事故。

（3）.提高抽油泵的工作效率。該型抽油機具有勻速運行段長、上下行速度可以分別調(diào)整的特點，工作時可以根據(jù)不同的井況分別調(diào)整上行和下行速度，充分提高了油泵的充滿度系數(shù)和工作效率。

7.結(jié)語

抽油機在石油開采中占據(jù)及其重要的位置，新技術(shù)的研發(fā)，環(huán)保節(jié)能，提高抽油機的效率是油田開發(fā)的重心。同時，我國目前大力倡導發(fā)展綠色循環(huán)經(jīng)濟，因此，更要加大技術(shù)與設備的創(chuàng)新力度，與油田的特點相結(jié)合對抽油機進行研制，提高其經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]萬邦烈.采油機械設計計算[M]北京石油工業(yè)出版社，1994.