1、抽油機概述  

目前國內最常用的抽油機種類有游梁式抽油機、塔架式抽油機和螺桿泵式抽油機三種，其中游梁式抽油機俗稱“磕頭機”，通過加壓的辦法使石油出井，作為一種簡單、高效、操作方便的抽油設備，在各種含砂、含氣、含水原油的開采中得到了廣泛的應用。

游梁式抽油機主要由驢頭—游梁—連桿—曲柄機構、減速箱、動力設備和輔助裝備等四大部分組成。工作時，電動機的傳動經變速箱、曲柄連桿機構變成驢頭的上下運動，驢頭經光桿、抽油桿帶動井下抽油泵的柱塞作上下運動，從而不斷地把井中的原油抽出井筒。如下圖：

1.1油泵的抽汲原理

抽油機抽油原理較為簡單，類似農村壓水井。

1)上沖程
抽油桿柱帶著柱塞向上運動，柱塞上的游動閥受管內液柱壓力而關閉。泵內壓力降低，固定閥在環形空間液柱壓力(沉沒壓力)與泵內壓力之差的作用下被打開。泵內吸入液體、井口排出液體。
泵吸入的條件： 泵內壓力(吸入壓力)低于沉沒壓力。

2)下沖程
柱塞下行，固定閥在重力作用下關閉。泵內壓力增加，當泵內壓力大于柱塞以上液柱壓力時，游動閥被頂開。柱塞下部的液體通過游動閥進入柱塞上部，使泵排出液體。
泵排出的條件：泵內壓力(排出壓力)高于柱塞以上的液柱壓力。

1.2、工作特性

當磕頭機工作時，驢頭懸點上作用的載荷是變化的。上沖程時，驢頭懸點需提起抽油桿柱和液柱，在抽油機未進行平衡的條件下，電動機就要付出很大的能量。在下沖程時，抽油機桿柱轉而對電動機做功，使電動機處于發電機的運行狀態。因此在抽油機未進行平衡時，上、下沖程的負載極度不均勻，這樣將嚴重地影響抽油機的四連桿機構、減速箱和電動機的效率和壽命，惡化抽油桿的工作條件，增 加它的斷裂次數。為消除這些缺點，一般在抽油機的游梁尾部或曲柄上或兩處都加上平衡重。這樣一來，在懸點下沖程時，要把平衡重從低處抬到高處，增加平衡重 的位能。上沖程時，平衡重由高處下落，把下沖程時儲存的位能釋放出來，幫助電動機提升抽油桿和液柱，減少了電動機在上沖程時所需給出的能量。采用加平衡配 重的工作方式，在抽油機的一個工作循環中，有兩個電動機運行狀態和兩個發電機運行狀態。當平衡配重調節較好時，其發電機運行狀態的時間和產生的能量都較 小。

另一方面是沖擊電流問題，游梁式抽油機是一種變形的四連桿機構，其整機結構特點像一架天平，一端是抽油載荷，另一端是平衡配重載荷。對于支架來說，如果抽油載荷和平衡載荷形成的扭矩相等或變化一致，那么用很小的動力就可以使抽油機連續不間斷地工作。在平衡率為100％時電動機提供的動力僅用于提起1/2液柱重量和克服摩擦力等，平衡率越低，則需要電動機提供的動力越大。因為抽油載荷是每時每刻都在變化的，而平衡配重不可能和抽油載荷作完全一致的變化，使得游梁式抽油機的節能技術變得十分復雜。因此，可以說游梁式抽油機的節能技術就是平衡技術。

除 上述兩方面問題外，油田采油的特殊地理環境決定了采油設備有其獨特的運行特點：在油井開采前期儲油量大、供液足，為提高功效可采用工頻運行，保證較高產油 量；在中后期，由于石油儲量減少，易造成供液不足，電動機若仍工頻運行，勢必浪費電能，造成不必要損耗，這時須考慮實際工作情況，適當降低電動機轉速，減 少沖程，有效提高充盈率。

2、變頻游梁式抽油機上的優勢

游梁式抽油機加裝變頻器后主要有以下3個方面優勢：

(1) 大幅度提高了功率因數（可由原來的0.25～0.5提高到0.9以上），減小了供電（視在）電流，從而減輕了電網及變壓器的負擔，降低了線損，可省去大量的“增容”開支，這主要集中在供電企業對電網質量要求較高的場合，為避免電網質量的下降，需引入變頻控制，其主要目的就是減小抽油機工作過程對電網的影響。

(2) 實現節能：一方面可根據油井的實際供液能力，動態調整抽取速度，達到節能目的，同時還可以增加原油產量。

(3) 由于實現了真正的“軟起動”，對電動機、變速箱、抽油機都避免了過大的機械沖擊，大大延長了設備的使用壽命。降低成本，提高生產效率。

3、七喜HD700變頻器方案

3.1、方案組成

正常情況下由HD700變頻器控制電機運行，當變頻器出現故障停機時，變頻器結合控制柜電氣結構會自動將控制狀態從變頻切為工頻，保證抽油機不停機。同時，在抽油機下行沖程時，變頻器結合外部制動電阻，將回生能量合理釋放。

HD700變頻器與數據采集遠傳器通訊連接，將電機的運行工況、電流、轉矩等數據遠傳到中控室內。

3.2、端子接線圖

3.3  HD700的基本參數設置

3.4  HD700變頻器特點

1、輸入電壓范圍寬，更能適應油田惡劣電網。

2、風道獨立，惡劣環境適應能力強。

3、模塊裕量設計大，過載能力強。

4、核心元器件全部使用國際知名品牌，穩定可靠。

3.5  系統特點

采油井在開采過程中，油況可能隨時發生變化，變頻器可以實時將負載情況送到控制系統進行分析計算，從而得到合理的轉速控制。同時，還可以根據采油廠的采油量指標，由采油工人自行或定時改變輸出頻率，滿足了手動與自動控制的二合一功能，不僅節約了電能，還節省了人力物力。