一、概述

　　目前，在我國各油田的抽油機總數已超過10萬臺，是各油田的主要耗能設備。按每臺電機容量30KW（實際上不止于此，在油田使用最多的是37KW和45KW電機，部分使用55KW和75KW電機，30KW電機較少使用）計算，裝機總容量在三百萬千瓦以上。作為油田生產中使用最多的耗能設備，抽油機拖動電機的負載率普遍較低，造成能源浪費。

　　在實際開采作業過程中，抽油機受油井的井深、油質、雜質、含沙量、含水量等諸多客觀因素的影響，須經常性地調整作業沖次、沖程，甚至于電機的功率；同時，由于油田所處地理位置、緯度的不同，以及所處地區的氣候等自然因素（一般是緯度越高，氣候越寒冷，石油的黏稠度越大），也會對開采作業產生影響，要求抽油機根據實際工況進行相應的速度調整。

　　鑒于以上所述油田抽油機的技術要求以及使用的社會效益，抽油機對電機控制系統的基本要求是：大范圍穩定可靠的無級調速；具有比較顯著的節電效果。

二、BWS系列油田抽油機專用伺服控制系統

　　BWS系列伺服控制器是廣州博瑋伺服科技有限公司研制、開發的擁有自主知識產權的交流異步電機伺服控制器。其控制對象是普通的BWS三相交流異步電機，控制精度達到同步伺服電機的水平。BWS系列伺服控制器調速范圍廣，定位精度高，低速轉矩大，軟件功能完善。

　　在此基礎上，公司研制了BWS系列油田抽油機專用伺服控制系統。此伺服控制系統可結合抽油機的運行工況和油井的實際情況，及時地、自動地調整電機的運行速度、加速度、扭矩等參數，使原有拖動電機在高效、節能狀態進行工作。通過在中原、勝利油田的實際應用，證明了BWS系列油田抽油機專用伺服控制系統可以簡便而安全的進行調速操作，大大降低了現場工作人員的工作強度，提高了生產效率，并取得了明顯的節能效果。

（一）BWS系列伺服控制系統的構成

 　  BWS系列油田抽油機專用伺服控制系統構成圖。

 圖1  BWS系列油田抽油機專用伺服控制系統構成圖

（二）IMS系列伺服控制系統的特點

 BWS節能伺服控制柜

1、交-直-交的主電路

　　BWS系列伺服控制單元先將輸入的三相50Hz交流電變為直流，再逆變為頻率、電壓有效值可調的三相交流電供給拖動電機，從而起到如下作用：

① 有效消除由于輸入的電壓三相不平衡所導致的電機溫升增加及空載損耗，達到節電效果；

② 按抽油機所需的電機功率及時改變供給電機的電壓和電流，而對無功電流進行有效控制，達到節電效果。

2、大范圍的速度控制

　　BWS系列伺服控制單元采用伺服控制，準確地、大范圍地控制電機的轉速，滿足了抽油機調整沖次的要求。

3、三倍額定轉矩的過載能力

　　BWS系列伺服控制單元在零至額定轉速范圍內具有恒轉矩輸出特性，并具有三倍額定轉矩的過載能力。因此，在很低的轉速下，電機可以輸出額定轉矩并具有300%的過載能力，滿足了抽油機變負載的工作要求。

4、低速大轉矩的控制特性

　　BWS系列伺服控制單元在抽油機電機啟動的過程中，可以驅動電機輸出足夠的轉矩。從而在轉速從0上升到設定值過程中，使電流平穩，實現了真正的“軟啟動”。這樣不僅避免了對電網的沖擊，而且能夠延長電機的使用壽命并提高電動機的功率因素。如用于負荷較輕的油井，在伺服軟啟動的基礎上，完全可以用較小功率的電機取代原有的電機，進一步地節約能源。

5、下慢上快的速度控制

　　BWS系列伺服控制單元通過速度與轉矩的可解耦以及獨立控制，實現了對抽油沖程下慢上快的速度控制，從而提高了抽油機的出油量。

6、具有內部軟PLC功能

　　BWS系列伺服控制單元根據對力矩變化規律的分析，利用內部軟PLC功能，編制抽油機的運行程序對抽油機轉矩進行監測；按照力矩的變化趨勢，設定電機輸出轉矩的不同控制方式，從而達到節電的目的。

三、BWS伺服控制柜的應用實例

1、應用實例一

地點：Z油田2-102井

測試日期：2003年3月29日

配備電機： 37kW普通異步電機（6極）

抽油機沖次：5次/分

測試時間：10分鐘

測試數據：

使用BWS伺服控制柜的節電率為8.3%。

2、應用實例二

地點：S油田35-4206井

測試日期：2004年1月4日~2004年1月12日

配備電機：30kW普通異步電機（6極）

抽油機沖次：7次/分

測試時間：工頻和IMS伺服控制柜輪換運行（各24小時，共8天）

測試數據：

使用BWS伺服控制柜的節電率為19.7%。

3、應用實例三

S油田24-14井現場圖

地點：S油田24-14井

測試日期：2004年7月21日

配套電機：30kW 電磁調速電機（8極）

30kW普通異步電機（6極）

抽油機沖次：2.5次/分

測試時間：40小時

使用BWS伺服控制柜的節電率為76%。

4、應用實例四

地點：S油田28-7井

測試日期：2004年7月22日

配備電機：30kW 電磁調速電機（8極）

              30kW 普通異步電機（6級）

抽油機沖次：1.3次/分

測試時間：24小時

測試數據：

使用BWS伺服控制柜的節電率為81%。

四、結論

　　根據BWS系列伺服控制單元的設計原理、控制特點以及應用實例的分析， 油田抽油機配備BWS系列節能伺服控制柜，具有如下優勢：

1、調速操作簡便

　　由于BWS系列節能伺服控制柜具有大范圍、連續調速的特點，只需調整一個旋鈕即可實現連續、穩定的調速功能，滿足抽油機調整沖次的要求。對于現場工人而言，操作極為簡便。

2、工作強度減輕

　　由于使用BWS系列節能伺服控制柜調速操作簡便，無需在開采作業過程中更改抽油機及配套設備的機械結構，大大降低了現場工人的工作強度。

3、生產效率提高

　　使用BWS系列節能伺服控制柜，在開采作業過程中無需停機進行調整；同時，控制柜具有的抽油沖程下慢上快的速度控制，提高了抽油機的出油量。這些因素均提高了抽油機的生產效率。

4、節能效果顯著

　　根據實際應用統計數據計算，BWS系列節能伺服控制柜具有顯著的節能效果。相對而言，對于高產油井即抽油機負載較大、沖次頻率越低，節電效果越明顯：當抽油機沖次頻率低于2.5次/分，節電率高達75%以上。

　　對于負荷較輕的油井，可根據BWS系列節能伺服控制柜具有的軟啟動功能，可以用較小功率的電機取代原有的電機，取得較為顯著的節能效果。