抽油機(jī)也叫磕頭機(jī)，是利用交流異步電動機(jī)通過皮帶輪驅(qū)動抽油機(jī)架上減速傳動裝置，牽動柱塞泵中活塞往復(fù)運動，將滲透到柱塞中的原油提取出來。其出油產(chǎn)量取決于柱塞泵的沖次數(shù)、滲透情況、漏失時間以及井下環(huán)境等因數(shù)。以往電機(jī)恒速運行，上下沖程時間基本相當(dāng)。對于一些滲透情況較差的油井，如上下沖程時間相等，則其柱塞中液體的飽和度較小，上升時間過長，漏失時間大，嚴(yán)重影響產(chǎn)量，增加電耗；另一方面，由于抽油機(jī)的配重不平衡，往復(fù)過程中勢能將以再生反電勢的形式?jīng)_擊電網(wǎng)，構(gòu)成內(nèi)耗，污染電網(wǎng)，不利于電網(wǎng)的使用。因此原先采用變換電機(jī)主動輪的直徑來調(diào)節(jié)沖程的方法使用面非常窄，基于以上原因，我們采用變頻調(diào)速技術(shù)，依據(jù)油井的實際需求改變變頻器的輸出頻率，調(diào)節(jié)抽油機(jī)的沖程次數(shù)，改變上下沖程時間，使設(shè)備運行于較佳的參數(shù)設(shè)置下，并以此達(dá)到增產(chǎn)節(jié)能的效果。



        具體而言：將主動輪直徑選到可調(diào)節(jié)的最大值，沖程次數(shù)已超過正常生產(chǎn)所允許的范圍，此時調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，使磕頭機(jī)運行于正常生產(chǎn)的沖程次數(shù)，運行頻率將小于50HZ，并因此獲得節(jié)能效果；在每一個沖程中，在柱塞下降的過程中，可減緩下降速度，以便提高滲透時間，使柱塞管道中滲滿液體，在柱塞上升過程中，提高上升速度，減小漏失時間，增加出油量，提高效率。我們使用艾默生公司EV2000系列變頻器為例，介紹抽油機(jī)如何實現(xiàn)以上介紹的變頻調(diào)節(jié)功能，接線圖如上所示：（其中K2、K3為接近開關(guān)）

        通過設(shè)定，我們可獲得抽油機(jī)沖次數(shù)和不同的上升、下降時間，依據(jù)經(jīng)驗如我們可以設(shè)定抽油機(jī)上升運行頻率為40HZ，下降運行頻率為35HZ，則可如下設(shè)定：
F119=1
F120=2
F058=40HZ
F059=35HZ

         設(shè)定后將K2、K3接近開關(guān)安置在抽油機(jī)配重塊的相關(guān)位置，當(dāng)抽油機(jī)上升運動開始時，接近開關(guān)K2動作，變頻器輸出頻率為40HZ，電機(jī)轉(zhuǎn)速相對較快，當(dāng)抽油機(jī)下降運動開始時，接近開關(guān)K3動作，此時接近開關(guān)K2停止，變頻器輸出頻率為35HZ，電機(jī)轉(zhuǎn)速相對減慢。抽油機(jī)沖次的調(diào)節(jié)可通過調(diào)節(jié)上升、下降運行頻率來獲得調(diào)節(jié)。變頻器運行頻率的變化速度可調(diào)節(jié)變頻器加減速時間1來獲得調(diào)節(jié)，因一個沖程時間較短，可將加速時間設(shè)為2秒，減速時間設(shè)為2秒，即：
F009=2
F010=2

        另外由于配重塊的不平衡，在往復(fù)運動中，電機(jī)產(chǎn)生反向電勢，反電勢經(jīng)逆變單元反加至濾波電容兩端，變頻器直流側(cè)電壓將上升，為避免變頻器過電壓保護(hù)，因此要求依據(jù)變頻器功率型號在直流側(cè)加裝配套的制動單元與制動電阻，變頻器、制動單元與制動電阻接線如下：


        安裝制動單元后，變頻器直流母線電壓上升到設(shè)定值時，可通過制動單元和制動電阻釋放，由制動電阻將多余能量吸收，但如調(diào)節(jié)不當(dāng)，制動單元與制動電阻吸收過多的能量對于節(jié)能運行是不利的。

        由于抽油機(jī)主要分布在我國北方的野外，冬季氣溫較低，夏天有些地方氣溫較高，而通常變頻器的允許工作環(huán)境溫度為：－10℃～40℃，難以滿足要求，艾默生公司EV2000系列變頻器允許環(huán)境溫度最高可達(dá)50℃，但由于在控制柜內(nèi)要安裝制動電阻，因此，柜體內(nèi)夏天溫度會稍高于環(huán)境溫度，建議在控制柜頂部安裝風(fēng)扇，對于北方冬季室外溫度在零下30 ℃以上，此時變頻器難以保證穩(wěn)定運行，因此，建議在控制柜內(nèi)安裝加熱裝置，風(fēng)扇與加熱管的工作情況由溫度檢測儀器來確定。

        由于抽油機(jī)較多處于野外，因此為了保證設(shè)備可靠性，要求變頻器在檢修或損壞時抽油機(jī)可自動切換到工頻運行，要求加設(shè)工頻、變頻切換裝置及故障顯示電路，對于故障顯示與變頻、工頻切換我們可利用艾默生公司EV2000系列變頻器的Ta、Tb、Tc端子實現(xiàn)，當(dāng)變頻器正常運行時，Ta與Tb之間為常閉，T a與Tc之間為常開；當(dāng)變頻器故障停機(jī)時，Ta與Tb之間為常開，T a與Tc之間為常閉。

變頻與工頻切換電路可按如下電路接線：

        當(dāng)變頻器正常工作時，指示燈L1亮，當(dāng)變頻器故障時，延時T后，自動切換到工頻，此時指示燈L2亮，表示變頻器故障，工頻運行。對于不許自動切換的場合，可在控制回路中延時繼電器K4的線圈回路中串一轉(zhuǎn)換開關(guān)，實現(xiàn)自動、手動切換功能選擇。

抽油機(jī)負(fù)載使用變頻調(diào)速后可實現(xiàn)如下功能：
1、變頻器保護(hù)功能齊全，可實現(xiàn)過壓、過流、欠壓、過載、短路等保護(hù)功能，確保電機(jī)穩(wěn)定運行；
2、實現(xiàn)軟啟動功能，使電機(jī)免受大的啟動沖擊電流；
3、節(jié)電運行，可提高功率因數(shù)；
4、抽油機(jī)運行沖次及每一沖次上下沖程時間可調(diào)，滿足增產(chǎn)、節(jié)能的需要；
5、可實現(xiàn)變頻與工頻的自動切換，保障設(shè)備的連續(xù)工作；
6、可實現(xiàn)后臺啟動功能，停電再啟動可在后臺實現(xiàn)，無須到抽油機(jī)現(xiàn)場；
7、變頻器具有通訊功能，可方便實現(xiàn)遠(yuǎn)端集中監(jiān)控，便于檢測設(shè)備運行狀況，對抽油機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)端控制。