台达自动化助力油田开采节能增产

　　项目背景

　　游梁式投油机，俗称磕头机，是普遍应用于油田采油作业的投油设备。以往磕头机的电动机在工频下恒速运行，存在效率低、能耗大、启动冲击大、机械磨损严重等问题。台达C2000系列是一款高阶磁场矢量控制通用变频器，可有效解决这一系列问题。同时，搭配台达REG2000能量回馈单元，为石油开采企业有效节省了建构及营运成本。

　　磕头机主要由游梁-连杆-曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助设备四部分构成。机器工作时，电动机的传动经变速箱、曲柄连杆机构变成驴头的上下运动，驴头经光杆、抽油杆带动井下深井泵的柱塞作往复运动，从而不断抽出原油。

　　项目方案

　　磕头机的运行过程主要分为上冲程和下冲程两个阶段。磕头机工作时，驴头悬点上作用的载荷是变化的，上冲程时，驴头悬点需要提起抽油杆柱和油柱，在没有负重匹配的情况下电动机将付出很大的能量;下冲程时，抽油机杆柱反过来带动电动机做功，使电机处于发电机的运行状态。而上、下冲程的载荷极度不均匀，会严重影响抽油机的使用效率和寿命。因此一般在磕头机的游梁尾部、曲柄处加了配重，这样的好处还可以减少电动机上冲程时所需消耗的电能和下冲程时的发电量。

　　一个油井作业区一般会有多台磕头机，可以通过总线(如RS-485、CANopen等)将驱动磕头机的变频器作为从站挂在PLC下。变频器的频率指令可以通过PLC给定，也可以通过两个电位器来给定，分别对应上冲程和下冲程。这样就实现了磕头机冲程频次和上下冲程时间比的可调节。磕头机的抽油杆柱上要配置载荷传感器，通过它将实际压力反馈至PLC。PLC一方面可以控制变频器的启停和频率指令的调节，另一方面可以将变频器的状态(包括运行状态、电流等)发送到人机界面或油田服务器。台达可根据客户的实际需求，提供完整的自动化解决方案。值得一提的是，台达C2000内置PLC功能，在PLC控制需求简单的情况下，可以不用另配PLC。

　　此外，如果能将下冲程产生的电能反馈给上冲程的磕头机加以利用，那么相对于传统加制动单元加制动电阻的做法，不仅可以提高电机的制动能力、大幅节约能量，还可以减少制动电阻产生的这一部分热量，一举三得。台达提供的REG2000能量回馈单元非常适合这种应用场所。

　　项目总结

　　台达自动化整合方案以其多元化的驱动控制及模块化设计、丰富的产业应用功能及简易维修低故障率的自我诊断特色，满足了磕头机的控制要求，提高了磕头机的效率，帮助油田开采企业实现节能增产的目的，保障用户掌握制胜先机、提升竞争力。