上海上电电机WD200系列变频器在油田抽油机上的应用

青海油田地处柴达木盆地西北部，四周被昆仑山、祁连山和阿尔金山环绕，地域广阔，油气资源储量可观，是我国陆上油气勘探开发的重要区域之一。盆地内石油、天然气资源丰富，整体开发潜力大，油田生产在推动区域能源供应方面具有重要意义。

在油田采油系统中，游梁式抽油机是典型的高能耗设备。由于其长期处于高负荷、频繁启停和负载波动较大的工况下运行，单机用电量大，整体运行效率偏低，普遍存在能耗高、功率因数低、运行成本高等问题。尤其在青海油田这类大规模采油场景中，抽油机用电约占油田总用电量的较大比例，节能降耗需求十分迫切。

游梁式抽油机在启动时所需的起动力矩通常是实际负载的3至4倍，因此电机在选型时往往需要按最大起动工况进行匹配。这就导致实际运行过程中，电机经常处于“大功率带小负载”的状态，形成明显的“大马拉小车”现象。同时，在抽油过程中，抽油机存在大量无功功率消耗，造成电费支出增加，供电系统负担加重，能源浪费问题较为突出。

针对这一行业痛点，上海上电电机依托多年在电机及驱动系统领域积累的技术经验，结合油田抽油机实际运行特征，提供了由WD200系列变频器与WD230能量回馈单元组成的整体控制解决方案。该方案不仅能够实现抽油机的平稳调速，还可有效回收制动和下行过程中的再生能量，从而提升系统综合效率，降低整体运行成本。

青海油田游梁式抽油机系统

游梁式抽油机系统主要由驴头、悬绳器、游梁、平衡块、减速机、电动机以及电气控制系统等部分组成。其工作过程为：电动机驱动减速机和曲柄连杆机构运转，将旋转运动转换为驴头的上下往复运动；驴头再通过光杆和抽油杆带动井下抽油泵柱塞完成吸排液动作，从而持续将地下原油提升到井筒内。

这类系统具有以下特点：负载变化频繁、冲击较大、启动转矩高、运行状态不稳定。正因如此，传统工频驱动方式往往难以兼顾节能、平稳和可靠运行的要求。

系统工作原理

WD230能量回馈单元采用PWM控制的IGBT整流技术，能够对抽油机在快速下行或停机过程中产生的再生电能进行有效控制和回馈处理。该单元具备四象限运行能力，可满足位势负载在不同工况下的调速需求，并将电机反馈回来的能量重新输送至电网，实现能源再利用。

通过这一方案，系统能够在降低能耗的同时改善电能质量，减少谐波污染，提高功率因数，减小供电电流，缓解变压器及电网的运行压力，并降低线路损耗，从而减少扩容投资和后续维护成本。

现场运行效果

电能参数曲线

从现场运行数据来看，客户监控系统中的电能参数曲线显示，在一个冲程周期内，变频运行状态下的输入电流和无功功率均明显低于工频运行状态。系统运行更加平稳，电机输出与负载匹配更加合理，抽油机能耗得到有效控制。
能量回馈时的电能质量测试

在能量回馈状态下进行的电能质量测试结果表明，三相输入电流谐波控制良好，电流谐波水平保持在较低范围内，功率因数接近1。对于油田这类负载波动明显、持续运行时间长的应用场景来说，这种控制方式能够显著提升电网侧的供电质量，并减少因功率因数过低带来的罚款风险。

客户收益分析

直接收益方面，根据青海油田检测评估报告，采用变频加能量回馈方案后，系统平均综合节电率约为26%。以单台45kW抽油机为例，若日耗电量按200kWh计算，按年运行365天、每度电0.8元估算，年节约电量约为18980kWh，年节约电费约15184元，节能效果十分明显。

同时，国家电网对功率因数有明确考核要求，若用户功率因数低于0.9，通常会面临相应罚款。青海油田部分井场在工频运行时功率因数仅约0.2，罚款压力较大。而在采用变频系统后，功率因数可提升至0.95左右，不仅改善了供电质量，也有效减少了无功罚款支出。

间接收益同样显著。对于低产井而言，间抽运行过程中若控制不当，容易引发沙卡等故障。采用变频方案后，可根据工况灵活调整运行频率，支持24小时低速平稳运行，有助于降低此类事故发生概率，减少停井带来的原油损失。

此外，变频启动方式可让电机转速缓慢上升，明显减轻皮带、皮带轮及机械传动部件所受冲击，降低机械磨损和故障频率。传统工频启动下，抽油机零部件更换频率较高，且每次维修都会影响产量。采用WD200系列变频器控制后，可在较大程度上降低维护频次，减少非计划停机损失。

在油田抽油机节能改造领域，单纯依靠传统工频控制已经难以满足当前高效、低耗、稳定运行的要求。上海上电电机推出的WD200系列变频器配合WD230能量回馈单元的整体方案，能够针对抽油机负载特点进行精准控制，在节能降耗、提高功率因数、改善电能质量、降低设备冲击等方面表现出良好的综合应用价值。

对于油田企业而言，这类解决方案不仅有助于降低电费和运维成本，也有助于提升生产系统的稳定性和经济性，是抽油机电气系统升级改造中值得推广的技术路径。