抽油机井变频柜在油田现场的应用
抽油机运动模型简化为曲柄滑块机构运动，悬点运动速度公式：根据前面的分析，由于抽油机电机的电源频率发生了改变，从而导致了电机转数在上下冲程的改变，最终改变了抽油机曲柄运转的角速度ω，使抽油机悬点运动规律发生了改变：在上冲程过程中，悬点运动的速度、加速度减小；在下冲程过程中，悬点运动的速度、加速度增大。3、变频对抽油机悬点载荷的影响
抽油机悬点载荷主要包括抽油杆柱载荷、作用在柱塞上的液柱载荷、以及惯性载荷。其中，抽油杆柱载荷、液柱载荷是静载荷，它不随悬点速度、加速度的改变而变化，而惯性载荷随之变化。
根据上面的分析，抽油机井在采用变频调速后，改变了上下冲程过程中的悬点加速度，导致上冲程过程中液柱惯性载荷和抽油杆柱惯性载荷都减小，而下冲程过程中，只引起抽油杆柱惯性载荷的增大，最终的结果是引起悬点最大载荷比变频前有明显的下降，而悬点最小载荷比变频前稍有增大。
4、变频对井下抽油杆应力的影响
钢制抽油杆极限交变次数按700万次～1000万次计算，不同冲次时抽油杆的使用寿命见下图。
可见，油井的冲数越高，抽油杆使用的年限越短。如果井下偏磨或腐蚀，抽油杆使用寿命大大降低。调低频率后，降低冲数，，减少循环次数，抽油杆使用寿命延长。进一步变频，采取上慢下快的抽油方式，使悬点最大载荷减小，最小载荷增大，改变了井下抽油杆的循环特性，降低应力幅度，延长了杆的使用寿命。
5、变频对抽油井偏磨的影响
油井偏磨是导致油井作业的重要原因。抽油杆柱实际轴向分布力越小，临界轴向压力越小，抽油杆柱越容易弯曲，从而导致偏磨。抽油机井变载荷运行使抽 油杆产生弹性振动，振动载荷由下至上逐步增大，直接影响轴向压力的变化，当轴向压力增加到一定程度时，杆柱将屈曲变形产生径向接触力，增加了杆管偏磨。冲次增加，增加了振动幅度，在中和点部位增加了轴向压力，将增加抽油杆弯曲冲击的动量和冲量，这将增加杆柱的轴向作用力。在该压力达到足够大的情况下能够使杆柱失稳弯曲，抽油杆受到轴向压力越大，随之产生的侧向力也越大，从而加快了杆管的偏磨。使用变频后可以下调冲次，减少杆柱轴向作用力，降低甚至避免偏磨的发生。
6、变频对油井产量和泵效的影响
对于供液充足的油井，在保证合理沉没度即动液面的情况下，增大电源频率调高冲次，提高油井的产液量，发挥油井的生产潜力和增大有效功率。
对供液不充足的油井，由于影响油井供液不足的原因一是地层本身的供液能力差，二是油井抽油参数相对偏大。因油井地层能量低，而抽油参数又相对偏大，抽油泵在吸液过程中还未来得及充满就转入了排液过程，造成了抽油泵充满程度低，使得抽油井实际被举升的液量少，泵效低，这样就造成了抽油井的有效功率小，系统效率低。对于这样的抽油井应调小电源频率，降低冲次。针对油井生产状况，利用上下冲程电源频率调整的技术，调整上下冲程抽汲速度，上慢下快，提高泵的充满程度；上快下慢，减少泵的漏失。
7、变频对油井热洗清蜡的影响
低冲次采油后，油井抽油速度降低，产出液在油管内流速降低，结蜡速度增大，洗井周期缩短，洗井返排时间延长。使用变频器后，洗井前手动按钮提高频率，冲次由2～3次/min提高到6次～7.3次，理排提高2倍～3.65倍，含水恢复期和影响产油量大幅度下降，效果明显，当含水正常后再调回原来的频率和冲次。
8、变频对稀土永磁电机的影响
稀土永磁电机堵转扭矩可以达到2.7-3.5，而普通电机仅为1.8-2.0，能取代比它大两个功率等级的普通电机，运行时各种负荷状态时都具有很好的效率和功率因数，节能效果显著，目前是油田大力推广的抽油机拖动装置。但不可否认，稀土电机也有明显的缺点。永磁电机和变频器配套应用，可以优势互补。利用变频调速装置的软起动功能能够平稳起动永磁同步电机，从而解决其振动及噪音大的缺陷；利用变频调速装置的频率调节功能能够使永磁同步电机的转速无级可调，实现调速功能，两者的结合是目前最理想的高效调速方式。
四、抽油机井变频器工作原理、技术参数
1、工作原理
IPC－MD系列变频器采用了最新的双PWM拓扑结构的四象限运行变频控制技术。变频器主要采用交一直一交方式．变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器。且输出为PWM波形，中问直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源。然后再把直流电源转换成不同频率的交流电供给电动机。使电动机获得无极调速所需要的电压电流和频率。
2、技术参数
CPU：采用军品32bit DSP，-40℃～+90℃气温条件下能正常工作。可靠性较商用变频器大大提高。
冲次可调，30% ～120%。
内置回馈制动单元，可把再生电能回馈电网。因已配置电抗器和噪声滤波器，可直接与380V/660V电网驳接使用。回馈电网的能量，效率97％。
系统无功损耗小，功率因素COS∮＞0.96，同一供电线路可适当加载，节省增容费。
柔性启动，降低电网载荷冲击，对电机和设备无冲击。
电能回收部分，比普通商用变频器多节能15～25％。热损耗为电阻制动的3％以下。
五、试验应用情况
2006年经过调研，在新木采油厂采油四队安装IPC-MD抽油机井变频柜4台，用于先导性试验。
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