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　　目前，塔式抽油機是石油開采機械之一，作為近幾年來迅速發展的一種節能、高效的新型機械采油設備，與節能型游梁式抽油機對比節電率可達30-70%，但目前油井上普遍使用的異步電機驅動的游梁式抽油機，仍存在系統冗余、電機效率不高、功率因數低等缺陷。因此，在節能減排要求越來越高的情況下，尋找更環保、更節能的驅動裝置成為了重中之重。

　　利用英威騰Goodrive300-29四象限能量回饋型變頻器+編碼器閉環矢量控制與永磁同步電機一起構成的直驅式抽油機驅動系統便是兩者結合目前理想高效的控制方式。通過該系統，可以實現運行速度更穩定，低速出力扭矩好，自動定位往復運動，上下行程控制更準確。此外，該系統相對于使用交流異步電機作為驅動裝置，降低了抽油機系統的工作損耗，提升了抽油的工作效率和功率因數，節能效果顯著。

　　1.塔式抽油機介紹

　　塔式抽油機是根據抽油機外形命名的，也叫做往復式抽油機(根據運動軌跡命名)，又根據傳動方式不同，分出皮帶抽油機、鏈條抽油機等等。近年來，塔式抽油機發展較快，且種類繁多。其大致上由支架、鏈條、鏈條滾筒、滾子軸承、制動裝置、動力裝置、換向裝置、平衡裝置、智能控制系統組成。

　　塔式抽油機適合稠油井、高含蠟井、中高含水期大排量井和低滲透井重載強抽和間抽的采油要求，并具有適合抗風、灘涂、低溫、高溫等多種復雜地質環境的使用要求，擴展了抽油機的應用范圍。　　

　　塔式抽油機的主要優點包括：

　　(1)沖程大，如20噸抽油機最大沖程可達8米以上，能滿足產液量高，需要靠長沖程排液的油井;

　　(2)動載負荷小，運行平穩，對管桿系統沖擊小;

　　(3)省電節能，節電率在30-70%左右;

　　(4)占地面積小，節約土地;

　　(5)節約鋼材。

　　2.塔式抽油機工作原理及應用環境分析

　　2.1 傳動原理

　　拖動系統在英威騰Goodrive300-29四象限能量回饋型變頻器控制下驅動繩輪正反轉換向、往復運行，帶動復繞在繩輪上的由抽油桿及配重塊組成的平衡系統對稱上下運動，完成抽油動作。

　　2.2 節能原理

　　塔式抽油機的機械傳動系統效率較四連桿結構提高42%以上抽油桿與配重塊之間平衡率可達96%以上，運行過程中勢能近似守恒，系統做功僅為克服阻力及平衡差，運行功率顯著降低。與節能型游梁式抽油機對比節電率可達30-70%。

　　2.3 塔式抽油機系統組成

　　塔式抽油機系統核心在于永磁同步電動機。永磁同步電機具有低速啟動力矩大、寬調速、高效率和穩態轉速誤差小等特點。可以通過匹配Goodrive300-29四象限能量回饋型變頻器實現平滑調速，在額定電壓下，轉速在0-500r/min之間可調。電動機的勵磁來源于永磁體，使功率因素達0.98以上。

　　2.4 塔式抽油機負載分析

　　塔式抽油機所帶負載為恒轉矩性質，啟動時需要超過額定轉矩值的轉矩。工作狀態與電梯工作工況比較接近，分上升和下降兩個過程，支持懸停，對變頻器轉矩控制特性要求較高，由于永磁同步電機特性決定，在塔式抽油機配重不平衡時會出現能量回饋，因此需要通過反饋裝置反送給電網或者消耗在制動電阻上，以防止母線電壓過沖，采用英威騰Goodrive300-29四象限能量回饋型變頻器可以使由于機械原因導致永磁同步電機產生的電能超過母線電壓范圍時回饋到電網，實現節能綠式運行，取消了制動電阻，降低能耗制動電阻高溫風險。

　　3.英威騰Goodrive300-29四象限能量回饋型變頻器應用方案

　　3.1控制方案示意如圖(圖3)

　　方案說明：

　　1. 塔式抽油機最核心需求是電氣往復運動;

　　2. 非標Goodrive300-29內置換向及保護邏輯;

　　3. 節能、取消制動電阻，降低能耗制動電阻高溫風險。

　　3.2現場電控柜如圖4所示。　

　　4.變頻器應用優勢及使用效果

　　4.1應用優勢

　　(1)支持物聯網或手機APP操作接口;

　　(2)變頻器集成塔式抽油機專用工藝控制邏輯，內置換向及保護邏輯;

　　(3)運行自動搜索原點;

　　(4)支持自動往復運動及間抽功能;

　　(5)自動檢測皮帶打滑并修正累積偏差;

　　(6)沖程及沖次靈活可調;

　　(7)靈活手動修井操控模式，支持懸停;

　　(8)簡化安全保護措施，具備斷繩、打滑、卡井等機械故障報警功能;

　　(9)節能、取消制動電阻，降低能耗制動電阻高溫風險。

　　4.2 使用效果

　　使用英威騰 Goodrive300-29四象限能量回饋型變頻器很好的滿足了塔式抽油機的工作需求，無論在加減速時間、力矩、轉矩動態響應速度、運行電流、電機噪聲、穩速精度等方面均有出色表現。該系統相對于使用交流異步電機作為驅動裝置，降低了抽油機系統的工作損耗，提升了抽油的工作效率。

　　5.結束語

　　英威騰Goodrive300-29四象限變頻器應用在數字化抽油機除了具備井口數據采集、傳輸和遠程啟停外，還實現了抽油機的遠程調參數，比如遠程手機APP實現電機參數(磁極角度)自學習、故障復位等，最大限度地降低員工的勞動強度和減少用工總量，使井場設備達到無人值守。

　　英威騰Goodrive300-29四象限變頻器作為抽油機的動力驅動設備，以其高效、低噪聲、大啟動轉矩、高可靠性、良好的調速性能、免維護、塔式抽油機電氣往復運動、節能，降低能耗制動電阻高溫風險等優越性在數字化抽油機中有著良好的應用，經實際運行證明：Goodrive300-29運行穩定、進一步提高抽油機采油系統效率，節約能源，降低開采成本，實現油田經濟有效開發，實現真正意義上的數字化管理和智能控制，值得推廣。