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一、游梁式抽油機(jī)用途
游梁式抽油機(jī)，俗稱磕頭機(jī)，也稱游梁式曲柄平衡抽油機(jī)，指含有游梁，通過連桿機(jī)構(gòu)換向，曲柄重塊平衡的抽油機(jī)。油田作為一個(gè)特殊行業(yè)，有其獨(dú)特的背景， 目前，抽油機(jī)是應(yīng)用最普遍的石油開采機(jī)械之一，油田主要耗電設(shè)備，用電量高達(dá)油田總用電量的40％，該種設(shè)備使用效率較低，一般在30％左右。
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二、游梁式抽油機(jī)工作要求及工藝流程
游梁抽油機(jī)負(fù)載是特點(diǎn)的時(shí)變負(fù)載，負(fù)載承周期性變化，有動(dòng)、靜負(fù)載特性之分。起動(dòng)初始狀態(tài)要求拖動(dòng)電機(jī)的起動(dòng)力矩是抽油機(jī)實(shí)際負(fù)載的3～4倍以上，起動(dòng)力矩是抽油機(jī)選配電機(jī)的第一要素。因此，按起動(dòng)力矩設(shè)計(jì)的系統(tǒng)負(fù)載功率必然匹配不佳，實(shí)際運(yùn)行負(fù)載功率都遠(yuǎn)小于電機(jī)的額定功率，存在“大馬拉小車”現(xiàn)象。過剩的抽油能力令抽油機(jī)的無功抽取時(shí)間增加，造成油井開采的電費(fèi)成本居高不下，能源浪費(fèi)十分嚴(yán)重。
游梁式抽油機(jī)有以下
主要特點(diǎn)：
1
、整機(jī)結(jié)構(gòu)合理、工作平穩(wěn)、噪音小、操作維護(hù)方便；
2
、游梁選用箱式或工字鋼結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高、剛性好、承載能力大；
3
、減速器采用人字型漸開線或雙圓弧齒形齒輪，精度高、承載強(qiáng)，壽命長；
4
、驢頭可采用上翻、上掛或側(cè)轉(zhuǎn)三種形式之一；
5
、剎車采用外抱式結(jié)構(gòu)，配有保險(xiǎn)裝置，操作靈活、制動(dòng)迅速、安全可靠；
6
、底座采用地腳螺栓連接或壓杠連接兩種方式之一
三、EN600系列變頻器在游梁式抽油機(jī)上應(yīng)用方案
1
、EN600產(chǎn)品在游梁式抽油機(jī)上應(yīng)用可行性。
游梁式抽油機(jī)是一種四連桿機(jī)構(gòu)，一端是抽油載荷，另一端是平衡配重載荷。對(duì)于支架來說，若抽油載荷和平衡載荷形成的扭矩相等或變化一致，那么用很小的動(dòng)力就可以使抽油機(jī)連續(xù)不間斷地工作，在平衡率為100％時(shí)電動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力僅用于提起1/2液柱重量和克服摩擦力等，平衡率越低需要電動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力越大，而實(shí)際上抽油載荷每時(shí)每刻都在變化，平衡配重不可能和抽油載荷完全一致，游梁式抽油機(jī)節(jié)能原理就是平衡技術(shù)
。
上沖程，驢頭懸點(diǎn)提起與懸繩器相連的抽油桿柱和液柱，在抽油機(jī)未進(jìn)行平衡的條件下，電動(dòng)機(jī)就要付出很大的能量。在下沖程時(shí)，抽油機(jī)桿柱反轉(zhuǎn)而對(duì)電動(dòng)機(jī)做功，使電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。抽油機(jī)未進(jìn)行平衡時(shí)，上、下沖程的載荷極度不均勻，這樣將嚴(yán)重地影響抽油機(jī)的四連桿機(jī)構(gòu)、減速箱和電動(dòng)機(jī)的效率和壽命，惡化抽油桿的工作條件，增加它的斷裂次數(shù)。為了消除這些缺點(diǎn)，一般在抽油機(jī)的游梁尾部或曲柄上或兩處都加上了平衡重，這樣一來，在懸點(diǎn)下沖程時(shí)，平衡重從低處上升至高處，平衡重位能增加。平衡重所增加的位能由兩部分構(gòu)成：油桿柱下落所釋放的位能與電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量。在上沖程時(shí)，平衡重由高處下落，把下沖程時(shí)儲(chǔ)存的位能釋放出來，幫助電動(dòng)機(jī)提升抽油桿和液柱，減少電動(dòng)機(jī)在上沖程時(shí)所需給出的能量。目前使用較多的游梁式抽油機(jī)，都采用了加平衡配重的工作方式，因此在抽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)中，有兩個(gè)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和兩個(gè)發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)平衡配重調(diào)節(jié)較好時(shí)，其發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)間和產(chǎn)生的能量都較小。
此外，
下沖程時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，釋放能量，電能直接回饋給電網(wǎng)，造成供電系統(tǒng)功率因數(shù)降低，對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量影響較大。
2
、EN600系列抽油機(jī)應(yīng)用的原理及接線圖
電動(dòng)機(jī)進(jìn)入再生發(fā)電狀態(tài)所產(chǎn)生的電能會(huì)引起主變頻器主回路直流母線電壓升高，在變頻器主回路直流母線兩端加制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元，用來消除倒發(fā)電造成的危害。
3
、
主要參數(shù)設(shè)置表
功能碼參數(shù) | 設(shè)定值 | 解釋 |
F01.00 | 1 | AI1 模擬電位器給定頻率 |
F01.15 | 1 | 外部端子啟停 |
F01.17 | 400 | 加速時(shí)間40秒 |
F01.18 | 400 | 減速時(shí)間40秒 |
F08.18 | 1 | X1 正轉(zhuǎn)啟停 |
|
F00.24 | 1 | 有速度傳感器矢量控制 |
F15.O1 | 根據(jù)機(jī)型選擇 | 電機(jī)額定功率 |
F15.02 | 根據(jù)機(jī)型選擇 | 電機(jī)額定電壓 |
F15.03 | 根據(jù)機(jī)型選擇 | 電機(jī)額定電流 |
F15.04 | 根據(jù)機(jī)型選擇 | 電機(jī)額定頻率 |
F15.05 | 根據(jù)機(jī)型選擇 | 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速 |
F15.06 | 根據(jù)機(jī)型選擇 | 電機(jī)極對(duì)數(shù) |
F15.19 | 2 | 電機(jī)旋轉(zhuǎn)自整定 |
四、EN600產(chǎn)品游梁式抽油機(jī)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
1
、EN600可根據(jù)負(fù)載智能調(diào)節(jié)功率輸出。根據(jù)油量大小可調(diào)節(jié)電機(jī)速度35.00～60.00Hz，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能率20～30%，同時(shí)提高功率因數(shù)；
2
、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)磕頭機(jī)的沖程周期時(shí)間，隨著油井由淺入深的抽取，油量逐漸減小，出現(xiàn)泵充滿度不足，泵效下降，當(dāng)油井的供油能力小于抽油泵排量時(shí)，就造成泵抽空和液擊現(xiàn)象。降低頻率，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，提高充滿度，不僅節(jié)能而且增加原油產(chǎn)量；
3
、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)磕頭機(jī)上/下沖程速度，適當(dāng)降低下行程速度，提高充滿度，適當(dāng)提高上行程速度減小漏失系數(shù)，使磕頭機(jī)工作在最佳運(yùn)行狀態(tài)，有效提高單位時(shí)間內(nèi)原油產(chǎn)量；
4
、特殊算法抑制再生能量，減小能量損失；
5
、防空抽，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)磕頭機(jī)沖程頻次和上、下行程速度。設(shè)定電機(jī)的輸出功率標(biāo)準(zhǔn)值，實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)輸出功率，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，大于標(biāo)準(zhǔn)值，加速。反之減速，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
五、結(jié)束語
通過易能多個(gè)系列變頻器在各個(gè)型油田的實(shí)際使用數(shù)據(jù)測(cè)算可得，在油田游梁式抽油機(jī)的應(yīng)用中，變頻節(jié)能比可達(dá)30～50%，同時(shí)，產(chǎn)油量可增加20～30%。綜上所述，易能EN600產(chǎn)品作為高新技術(shù)產(chǎn)品，
已廣泛應(yīng)用石油行業(yè)的各部門。
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。磕頭機(jī)的負(fù)載變化是無規(guī)律的，故采用
EN600
變頻調(diào)速技術(shù)，使磕頭機(jī)完全發(fā)揮功效，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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