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  一、概述    目前，在油田抽油設(shè)備中，以游梁式磕頭抽油機(jī)應(yīng)用最為普遍，數(shù)量也最多。但是，傳統(tǒng)的磕頭機(jī)普遍存在著起動(dòng)沖擊大，運(yùn)行耗電多，大馬拉小車、效率低下等諸多問(wèn)題，加之油井情況復(fù)雜，稠油、結(jié)蠟、沙卡現(xiàn)象較多，斷桿、燒電機(jī)等現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，對(duì)電動(dòng)機(jī)沒(méi)有可靠的保護(hù)功能，設(shè)備維修量大，為此，急需對(duì)現(xiàn)有的抽油機(jī)設(shè)備進(jìn)行改造。
變頻調(diào)速器具有低速軟啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速可以平滑地大范圍調(diào)節(jié)，對(duì)電動(dòng)機(jī)保護(hù)功能齊全，如短路、過(guò)載、過(guò)壓、欠壓及失速等，可有效地保護(hù)電機(jī)及機(jī)械設(shè)備，具有運(yùn)行平穩(wěn)、可靠，提高功效等諸多優(yōu)點(diǎn)，是抽油設(shè)備改造的理想方案，其應(yīng)用效果十分明顯。   二、變頻器的基本原理： 1 電機(jī)調(diào)速原理
　 　由電機(jī)理論可知，其轉(zhuǎn)速公式為：
　　        n=60f/p×(1－s)
　 　其中：P—電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)
　　　      s—轉(zhuǎn)差率
　　　      f－供電電源的頻率
　　        n－電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速
　　      由上式可看出，電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率近似成正比，改變頻率即可以平滑地調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，而對(duì)于變頻器而言，其頻率的調(diào)節(jié)范圍是很寬的，可在0～400Hz之間任意調(diào)節(jié)，因此電機(jī)轉(zhuǎn)速即可以在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
當(dāng)然，轉(zhuǎn)速提高后，還應(yīng)考慮到對(duì)其軸承及繞組的影響，防止電機(jī)過(guò)分磨損及過(guò)熱，一般最高頻率設(shè)在50Hz或65Hz。   2 ALPHA變頻器主電路原理圖 ALPHA變頻器功率器件為西門子的IGBT，控制器的核心是日立H8型單片機(jī)，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。   現(xiàn)在我們應(yīng)用的ALPHA變頻器都是交—直—交電壓源型變頻器，其電路如圖1示：  三、抽油機(jī)變頻器的難點(diǎn)
　　1 作為抽油設(shè)備，其運(yùn)動(dòng)為反復(fù)地上下提升，一個(gè)沖程提升一次，其動(dòng)力來(lái) 自于電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的兩個(gè)重量相當(dāng)大的鋼質(zhì)滑塊，當(dāng)滑塊舉升時(shí)，類似于杠桿的作用，將抽油機(jī)桿送入井中，滑塊下降時(shí)，抽油桿提出帶油至井口.   2 由于電機(jī)轉(zhuǎn)速一定，在滑塊下降過(guò)程中，負(fù)荷減輕，電機(jī)拖動(dòng)產(chǎn)生的能量無(wú)地方施放，勢(shì)必進(jìn)入再生發(fā)電狀態(tài)，造成主回路母線電壓升高，頻繁的高壓沖擊會(huì)損壞變頻器的主器件，包括電解電容及功率模塊，因此增加制動(dòng)回路，讓再生電壓能及時(shí)地釋放掉，以保證設(shè)備在安全的電壓下工作。
　　 3 再生制動(dòng)電路即通常所說(shuō)的剎車電路，如圖1中的虛線框內(nèi)所示，包括比較電路、剎車模塊及剎車電阻等，其控制框圖如下：
我們從主回路通過(guò)取樣放大，與基準(zhǔn)電壓相比較，通過(guò)調(diào)整電位器，使剎車單元在1.1Ue（Ue為額定母線電壓值）時(shí)導(dǎo)通，在1.05 Ue時(shí)斷開(kāi)，即可控制主回路的電壓，保證其工作在允許的范圍內(nèi)。   4 由于剎車模塊是以單結(jié)控制主回路的電壓，其可靠地工作是很關(guān)鍵的，   這里吸收電路要作好，由于剎車電阻引線都比較長(zhǎng)，其引線電感、尖峰電壓相應(yīng)加大，為此采用了R、C、D吸收電路，圖中R3、C4用以吸收引線電感而產(chǎn)生的尖峰電壓，所加的快恢復(fù)二極管用以在剎車單元截止時(shí)在剎車電阻兩端產(chǎn)生的逆反電壓提供通路。在剎車單元頻繁地工作中，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生干擾電壓，造成模塊不應(yīng)有的導(dǎo)通而損壞，在信號(hào)的輸入端加一抗干擾電容是必要的，以吸收由于干擾信號(hào)造成的模塊誤導(dǎo)通，一般選0.01uF左右的無(wú)感電容較適宜。

5 制動(dòng)單元由于剎車電阻的限流一般電流不大，選100A左右即足夠，剎車電阻由于在每個(gè)沖程內(nèi)都工作一次，其功率要足夠，以保證長(zhǎng)期可靠地使用，一般選用10Kw/80Ω的電爐絲。

  四、油田抽油設(shè)備技術(shù)要求
　　我們分別選前期井、中后期井進(jìn)行了改造可行性分析并已成功應(yīng)用于多個(gè)應(yīng) 用現(xiàn)場(chǎng)。
　　1 在前期井中，由于剛開(kāi)采，儲(chǔ)油量大，供液足，為提高功效，我們采用提