近日，中国石油大学(华东)信息与控制工程学院张加胜教授主持完成的“抽油机专用变频调速控制技术及装置”项目，在北京通过了由山东省科技厅组织的专家技术鉴定。鉴定委员会一致认为，该成果技术先进，创新点突出，多项功能是目前国外进口通用型变频器所无法替代的；所研发的抽油机专用变频调速控制装置，是针对游梁式抽油机负载的特点，将其所需要的多种重要功能与逆变器控制有机结合，增产节能效果显著，有效地提高了性能价格比；检测报告和现场应用情况表明：该装置可以大幅度降低采油吨液耗电量，技术配套完善，可靠性高，现场运行稳定，适合油田推广应用。项目技术整体达到国际先进水平，并建议加快该项技术的推广应用。

该项目针对目前各油田抽油机的特殊工矿对变频节能技术的迫切需要、为了改善采油工艺、增产降耗和提高采收率，将变频调速技术与抽油机的特殊控制及检测保护功能相结合，采用高性能DSP单片机研制开发了一种抽油机专用变频调速控制装置。系统全部由单片机自动完成数据采集、计算、智能化分析、判断和控制功能。除常规的保护功能之外，该装置具备抽油机目前迫切需要的六种功能，一方面功能齐全，性能完善，增产节能效果显著，另一方面可靠性高，造价低廉，具有很高的性能价格比。对于不同的采油井工况，通过控制盘合理设置运行参数,控制装置就能根据运行参数分别调节上、下冲程的速度，无级调整抽油机的冲次,实现抽油机光杆的快提慢放，使抽油泵的抽吸参数趋于合理,抽油泵充满系数得到提高,从而减少空抽，提高泵效,使井下液量供采平衡,大幅度降低电能消耗,并且提高网侧功率因数，达到增产节能的目的。利用该装置使抽油机的调参变得简便、精细、平滑、合理。

该项成果针对抽油机的工作特点，提出了一种采样步态匹配(SWM)控制技术，实现了准正弦脉宽调制(QSPWM)分段同步调制方式，既提高直流侧电压的利用率，又保证具有较好的输出波形，并且很好地解决了相邻频段之间的平稳切换问题；针对抽油机低负载率带来的功率因数和效率低的问题，通过动态跟踪优化控制算法，结合SWM控制技术，实现了抽油机的负载动态跟踪节能控制。根据抽油机的特殊工况实现了变频/工频运行方式的自动切换控制；上、下冲程频率的独立控制及切换点自动识别；交流侧与直流侧的过压保护分别独立的设计方案；抽油机不平衡馈能的检测与处理的滞环控制方法；完善的机箱防雨及隔热散热设计等，使该装置对于野外露天全天候长期连续运行和高温高寒的恶劣环境具有很强的适应性和可靠性。

该项技术针对抽油机“大马拉小车”而带来的功率因数和效率很低的问题，通过实时检测抽油机的负载状况和特定的动态跟踪优化控制算法，配合以SWM控制技术，实现抽油机节能的动态跟踪控制，改善电机的工作状态，提高工作效率。

为了提高抽油机采收率，根据现场的实际需要，该装置既可以采用抽油机上、下冲程速度的变频独立控制模式，又可以通过键盘设定选择普通的变频控制模式。在上、下冲程独立控制模式下，可以实现上、下冲程的自动识别。通过系统的软硬件组合设计，既可以选择变频/工频的自动切换又可以手动切换。

目前应用该技术所开发的SWM55-40B型抽油机专用变频调速控制装置已经在中国石化胜利油田的多个采油厂推广应用50余台。经胜利油田能源监测站专业化检测结果表明，通过应用该装置，可以使抽油机耗电量减少而产液量增加，吨液生产有功节电率达20%～40%,无功节电率可达90%以上，提高系统效率15%以上，增产节能效果显著，从根本上解决了过去抽油机变频装置价格昂贵、可靠性不高等问题，以最低的硬件成本最大限度地满足了油田生产的需要，具有广阔的推广应用前景。

【中油网2006年11月27日】