抽油機(jī)的種類繁多，技術(shù)發(fā)明有數(shù)百種。從采油方式上可分為兩種:有桿類采油設(shè)備和無桿類采油設(shè)備。有桿類采油設(shè)備又可分為抽油桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)類(國(guó)內(nèi)外大量使用的游梁式抽油機(jī)和無游梁式抽油機(jī))和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)類(如電動(dòng)潛油螺桿泵)，無桿類采油設(shè)備也可分為電動(dòng)潛油離心泵，液壓驅(qū)動(dòng)類(如水力活塞泵)和氣舉采油設(shè)備。 我國(guó)的油田多為低滲透的低能、低產(chǎn)油田，不像中東的油田那樣有很強(qiáng)的自噴能力，大部分油田要靠注水來壓油入井，再靠抽油機(jī)把油從地層中提升上來。以水換油，以電換油是目前我國(guó)油田的現(xiàn)實(shí)，電費(fèi)在我國(guó)的石油開采成本中占了相當(dāng)大的比例。所以，石油行業(yè)十分重視節(jié)約電能。 目前我國(guó)抽油機(jī)的保有量在10萬臺(tái)以上，電動(dòng)機(jī)裝機(jī)總?cè)萘吭?500兆瓦，每年耗電量逾百億kw·h。抽油機(jī)的運(yùn)行效率特別低，在我國(guó)平均效率為25.96%，國(guó)外平均水平為30.05%，年節(jié)能潛力可達(dá)幾十億kw·h。除了抽油機(jī)之外，油田還有大量的注水泵、輸油泵和潛油泵等設(shè)備，總耗電量超過油田總用電量的80%，可見，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)。 采用抽油機(jī)節(jié)能電控裝置是抽油機(jī)節(jié)能的一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向。在我國(guó)北方地區(qū)，由于天氣和儲(chǔ)油特性的關(guān)系，通常需要對(duì)抽油管進(jìn)行加熱處理，上海紅旗泰公司開發(fā)的中頻加熱系統(tǒng)和磕頭機(jī)變頻改造系統(tǒng)將兩者有機(jī)結(jié)合起來，在磕頭機(jī)下降的過程中產(chǎn)生的再生制動(dòng)能量通過共母線節(jié)能技術(shù)，直接返回到中頻加熱裝置中，進(jìn)一步提高了節(jié)電率。 圖1 基于TI DSP的油田新型節(jié)能系統(tǒng)平臺(tái) 傳統(tǒng)的油管中頻加熱方案 圖2 可控硅軟啟動(dòng)方法 如圖二所示，采用可控硅軟啟動(dòng)的方法即由單片機(jī)控制改變串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)定子主回路中的可控硅的導(dǎo)通角β，即可以改變加在定子繞組上的端電壓的大小從而起到調(diào)壓節(jié)電的目的。但是這種方法的缺點(diǎn)也很明顯。 由于可控硅的移相作用，會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，對(duì)電網(wǎng)、電機(jī)以及通訊控制系統(tǒng)造成不良的影響今后這類產(chǎn)品將因達(dá)不到電磁兼容的標(biāo)準(zhǔn)而被限制使用。對(duì)于電動(dòng)機(jī)降壓節(jié)電的有關(guān)計(jì)算和校驗(yàn)，中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB12497-1995《三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》中有明確的要求：在采取調(diào)壓節(jié)電時(shí)，既要達(dá)到節(jié)電的目的，又要保證電動(dòng)機(jī)軸上的出力，并有一定的過載系數(shù)，否則當(dāng)負(fù)荷波動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)將發(fā)生堵轉(zhuǎn)而燒毀。但不是所有的降壓行為都能達(dá)到節(jié)能的目的，只有當(dāng)電壓的降低程度大于轉(zhuǎn)差率及功率因數(shù)的上升程度時(shí)，才能使降壓運(yùn)行中的電動(dòng)機(jī)的效率得到提高而節(jié)能。當(dāng)負(fù)載系數(shù)上升時(shí)，有功節(jié)電降低，綜合有功節(jié)電降低，而負(fù)載功率上升，節(jié)電效果并不明顯。而且在需重載起動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)合，降壓?jiǎn)?dòng)會(huì)導(dǎo)致電機(jī)無法啟動(dòng)甚至堵轉(zhuǎn)。軟啟動(dòng)可以減小起動(dòng)時(shí)機(jī)械沖擊卻無法達(dá)到降低啟動(dòng)電流的目的?？煽毓璧念l繁開關(guān)，降低可控硅的使用壽命，頻繁更換，維護(hù)成本高。 圖三為紅旗泰公司開發(fā)的油管中頻加熱系統(tǒng)框圖： 圖3 抽油管中頻加熱 紅旗泰公司開發(fā)的中頻油管加熱系統(tǒng)，采用采用美國(guó)德州儀器TI公司的最新32位DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）為電源控制核心，SPWM控制技術(shù)，控制系統(tǒng)性能增強(qiáng)，電路簡(jiǎn)化，負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)電源控制的全數(shù)字化，智能化。中頻電源工作時(shí)，纏繞的中頻電纜會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，輸油鋼管的外表面就形成許多微小的感應(yīng)電流渦流。渦流形成的電位差只在微小的區(qū)間內(nèi)（微米級(jí)）存在，在較大范圍內(nèi)（毫米級(jí)），這些電位差會(huì)相互抵消。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，輸油管上的電位差實(shí)測(cè)值不超過0.5 V。采用先進(jìn)的大功率絕緣柵雙極性晶體管IGBT作為功率開關(guān)器件，逆變頻率可調(diào)。較傳統(tǒng)的可控硅晶閘管較好的開關(guān)斷和開關(guān)頻率高，體積小，電流大，輸出電壓、電流連續(xù)可調(diào)，可以使加熱系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)，能源利用率高，具有恒輸出電壓/恒輸出功率控制選擇功能。采用零壓軟啟動(dòng)，啟動(dòng)成功率高無沖擊。人機(jī)對(duì)話的顯示界面，可通過鍵盤的選擇顯示工作頻率及電流，電流變比等，并可顯示故障狀態(tài)及原因，使顯示更直觀，更易于操作。采用強(qiáng)化的故障診斷和保護(hù)技術(shù)，使系統(tǒng)工作可靠，有多種參數(shù)設(shè)定和跟蹤監(jiān)控功能，保護(hù)功能齊全：具有過壓、過流、缺相、控制電源欠壓等故障報(bào)警功能。高效節(jié)能，全功率范圍內(nèi)，極高的功率因數(shù)和電源效率及較好的諧波抑制能力。
