变频远程监测控制系统在油田中研究与应用

　　一、 前言

　　我国的油田尽大部分为低能、低产油田，不像国外的油田有很强的自喷能力，大部分油田要靠注水来压油进井，靠抽油机(磕头机)把油从地层中提升上来。以水换油、以电换油是目前我国油田的现实，电费在我国的石油开采本钱中占了相当大的比例，所以，石油行业十分重视节约电能、增产、减少设备维护等。

　　目前据统计我国抽油机的保有量在10万台以上，电动机装机总容量在3500MW，年耗电逾百亿KW·h。抽油机的运行效率特别低，在我国均匀运行效率为25.96%，国外均匀水平为30.05%，年节能潜力可达几十亿KW·h。除了抽油机之外，油田还有大量的注水泵、输油泵、潜油泵等设备，总耗电量超过油田总用电量的80%，。可见，石油行业也是推广“电机系统节能”的重点行业。

　　抽油机节能，其首选方案是采用变频器对其电机拖动系统进行改造，抽油机改用变频器拖动后有以下几个好处：

　　1)大大进步了功率因数(进步到0.9以上)，大大减小了供电(视在)电流，从而减轻了电网及变压器的负担，降低了线损，可省往大量的“增容”开支;

　　2)可根据油井的实际供液能力，动态调整抽取速度，一方面达到节能目的，同时还可以增加原油产量;

　　3)由于实现了真正的“软起动”，对电动机、变速箱、抽油机都避免了过大的机械冲击，大大延长了设备的使用寿命，减少了停产时间，进步了生产效率。

　　但是，变频器用于抽油机电机时，也有几个题目需要解决。

　　(1) 冲击电流题目

　　如图1所示，游梁式抽油机是一种变形的四连杆机构，其整机结构特点像一架天平，一端是抽油载荷，另一端是平衡配重载荷。对于支架来说，假如抽油载荷和平衡载荷形成的扭矩相等或变化一致，那么用很小的动力就可以使抽油机连续不中断地工作。也就是说抽油机的节能技术取决于平衡的好坏。在平衡率为100%时电动机提供的动力仅用于提起1/2液柱重量和克服摩擦力等，平衡率越低，则需要电动机提供的动力越大。由于，抽油载荷是每时每刻都在变化的，而平衡配重不可能和抽油载荷作完全一致的变化，才使得游梁式抽油机的节能技术变得十分复杂。因此，可以说游梁式抽油机的节能技术就是平衡技术

　　(2)电磁干扰(EMI)题目，即变频器对微电脑控制器，传感(变送)器及通讯设备的干扰题目。由于变频器是一个很强的电磁干扰源，变频器中的开关器件，以及产生的SPWM电压波形，会对控制及通讯系统造成很大的干扰。干扰的途径，除了感应，辐射之外，也包括传导干扰。