A-B PF4系列变频器在磕头机上的应用
西安合远能通科技有限公司
技术部：王谦
helanshan999@
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抽油机也叫磕头机
它利用交流异步电动机通过皮带轮驱动抽油机架上减速传动装
置，牵动柱塞泵中活塞往复运动，将渗透到柱塞中的原油提取出
来。
其出油产量取决于：
柱塞泵的冲次数
渗透情况
漏失时间
井下环境
PF4系列
变频器在磕头机上的应用
传统的磕头机普遍存在缺点：
起动冲击大
运行耗电多
效率低下
复杂油井（稠油、结蜡、沙卡）会产生：
断杆
烧电机（对电动机没有可靠的保护功能）
设备维修量大
原始方案
基于原始方案中出现的以上原因，我们采用变频调速技
术，依据油井的实际需求——
1、调节抽油机的冲程次数
——改变电动机的速度，使得磕头机的运行与油井的具体工
况匹配 到最好的程度。比如：对于富矿，可以提升电动机的速
度，使之高于50HZ，从而提高了产油率；而对于贫矿，要相应的
降低电动机的速度，使之低于50HZ，从而实现了节能，同时也延
长了设备的使用寿命。
2、改变上下冲程时间
——可以通过更改电动机提升和下降的速度实现增效，比如
在提升时增加提升速度，从而减少了漏掉的损失。
变频方案
3、实现软起动功能
——把电机启动电流降低3-4倍，使电机免受大的启动
电流冲击，同时也减轻了磕头机的机械损伤 ——最大力矩
得到限制，断托的可能性大大减小
4、节电运行，可提高功率因数
——磕头机都在野外运行，其供电质量很差（相电压不
平衡，电压不稳定，谐波较多等），电动机的功率因数很低，
效率很低，使用变频器以后，变频器通过二极管整流桥将三
相交流电整为直流电，再经过逆变器将之变为三相交流电，
再输入到电动机，这使得电动机的效率大大的提高了，也减
少了不平衡电压，电压不稳，谐波较多等对电动机的损害。
变频方案
5、可实现变频与工频的自动切换，保障设备的连续
工作
6、强大的保护和诊断功能，有效地保护了电动机和
设备的正常工作运行
——电子式过载保护
——过压保护
——欠压保护
——过流保护
——接地保护
——短路保护
变频方案
由于抽油机是在环境恶劣的野外工作，
并且很多油井是无人值守的，所以，对节
能设备运行的可靠性和环境适应能力提出
了很高的要求。
1、Powerflex4系列变频器适用温度范围
广，允许环境温度为-10~50℃
2、Powerflex4系列只需加装制动组件就
可方便使用；
接触器
变频器
轴流风机
接线端子
接线端子
制动电阻
断路器
继电器
空开
热继电器
控制盘
执行方案——PF4系列特点
3、Powerflex4系列的过载能力是110%/60秒，150%/3秒；
为了完全可以满足磕头机负载变化工况运行的要求，而放
大一级使用；
4 、Powerflex4系列的保护和诊断功能，使系统运行更加
安全，可靠，在出现故障时更容易排查故障，最大程度的
减少故障时间；
5、Powerflex4系列八段速功能，可以方便地实现频率预
制，如：在磕头机相应的部位设置两个接近开关K1，K2
与变频器的5#，6#端子相连接，K2 接通时活塞上升，电
动机以65Hz运转，直到K1接通，电动机以35Hz运转，使
活塞下降。
执行方案——PF4系列特点
前期效果
在前期井中，由于刚开采，储油量大，提高转速的
方式，让变频器运行至65Hz，频率提高了1/3，相应地
电机转速提高了30%，其采油量也相应提高
其综合采油率可比工频情况下多采油20%
工效提高了倍，很受油田采油工的欢迎。
增效
变频方案取得的效果
节能
中后期效果
在中、后期井中，由于井储量减少，电机若仍工频运行，
势必浪费电能，造成不必要的损耗，因而我们采用：降低转速
的方式，减少冲程，一般将变频器的频率运行至35~40Hz之间，
这样电机转速下降了30%加之采油设备一般负荷较轻，节电率可
达25%左右。
变频方案取得的效果
其节能主要包括哪些方面：
1、功率因数可从~提高到以上，
可起到普通“节能器”的功能——功率因数补偿，同时也省掉了因为功率
因数低而被供电局罚款。
2、低负载的时候减小输出电流
原系统电动机以恒定的50HZ运转，配重下降时，其电流较大，电动机的
效率和功率因数都很低，造成了电能的极大浪费。使用变频器以后，变频器
可以将励磁电流（无功电流）和转矩电流（有功电流）分开，在低负载的时
候减小输出电流，从而实现了节能。
3、变频器的节能可达到25%以上
在采油的中后期，油井的渗透情况变差，此时电动机如果还以
50HZ的速度运转，那么势必会造成很大的浪费，此时使用变频器将
电动机的速度适当降低，使设备与工矿很好的配合从而实现了节能。
综上变频器的节能可达到25%以上
节能原理
对于的电动机来说：
每天可节电度数：×24×=75度
每天可节省电费：75×=60元
每年可节省电费：60×365=21900元
对于30KW的电动机来说：
每天可节电度数：30×24×=180度
每天可节省电费：180×=144元
每年可节省电费：144×365=52560元
安装变频器以后的节电效果计算
以上为加变频器后的节能计算，我再看看每台变频
器4年内安装维护总费用按20000元算，由此可以看出
在第一年内就可以收回成本，一台A-B变频器的平均寿
命为4年，那么光节能，在以后的三年内至少就可节省
6万多元的电费。
安装变频器以后的节电效果计算
