摘要：本文主要介紹了悅利電氣開發的磕頭機永磁直驅系統的構造、性能及HX300變頻器在磕頭機中的應用。

關鍵詞：變頻器、磕頭機、永磁同步電機、直驅。

一、引言

    抽油機具有百年歷史，在油田生產中占有絕對統治地位。目前游梁式抽油機約占機械采油井總數的90%。系統總效率在國內一般低于25%，先進地區平均30%。油田生產成本有三分之一為電能消耗，磕頭機消耗的電能占油井的70%。

    大慶油田單口油井月耗電量6000度，以4萬口油井計算，月耗電量超過2.4億度。齒輪箱3-4年需要一次大修，更換減速齒輪，或者淘汰舊齒輪箱。每年至少更換2次變速箱油。皮帶更換周期一般為3-5個月。單臺磕頭機運行噪音在80-95dB，對工作人員及附近居民生活產生很大影響。   

    為了實現磕頭機的技術升級與節能高效，悅利電氣憑借自主知識產權的永磁同步電機無位置傳感器矢量控制變頻器，運用其高性能的電機控制技術，配合低速大扭矩永磁同步電機系統集成，經過反復試驗開發出磕頭機永磁直驅系統。

二、系統構成

    三相交流低速大扭矩永磁同步電機+無位置傳感器矢量控制變頻器

系統配置表

37型直驅電機

53型直驅電機

                                        原系統示意圖                                                 

       直驅系統示意圖       

三、調試運行情況

    大慶油田采油三廠B2-361-20井改造，2013年11月5日現場拆除原機，后進行室內組裝，11月7日現場安裝，11月8日運轉。 

    B2-361-20井，機型為CYJ8-3-37HB,其驅動系統由電機和減速器組成，電機功率22Kw,沖程3m,每分鐘沖次4.7。改造后，驅動系統由低轉速大扭矩直驅電機加變頻器組成，永磁電機的額定轉速8r/min，額定功率31kW，實際應用轉速為4.7r/min。

    直驅式抽油機比傳統式抽油機系統效率提高24.3%。直驅式抽油機比傳統式抽油機的百米噸液有功耗節電率為19.0%，無功節電率為71.4%，綜合節電率為22.1%，節能效果顯著。根據輸入平均電流可知，視在平均功率可減少54.4%，根據輸入最大電流可知，最大視在功率可減少24.9%，因此，發電及輸電的設備容量及線路損耗可大為降低。根據現場維護人員的反饋，該永磁復合電機直驅的游梁式抽油機具有低噪音、免維護的特點，目前為止已平穩運行近6年，受到油田的肯定。

四、系統優點

•    低速大扭矩永磁電機
•    直驅結構，取消皮帶輪減速箱
•    高效、節能、免維護
•    低速大扭矩永磁同步電機
•    轉矩密度：80-120kNm/m3；
•    調速范圍：1-10rpm
•    自然冷卻溫升：<40K
•    效率：>90%
•    體積：與同規格齒輪箱相當
•    控制方式：無編碼變頻器控制

永磁直驅系統與傳統系統性能對照表

5、HX300變頻器性能介紹

    HX300是悅利電氣匯集了矢量變頻技術的高性能變頻器，憑借高性能的無位置傳感器電流矢量技術，可輕松驅動動永磁同步電機。目前廣泛應用于石油化工、起重、塑膠等行業設備中。高性能、高品質、高功率密度設計，其具有易用性、安全性、結構緊湊設計和設計標準等方面的顯著提升，可進一步優化用戶的使用體驗。

變頻器技術性能表

六、結束語

    磕頭機直驅系統在依托高端無位置傳感器矢量電機控制技術和低速大扭矩永磁同步電機設計技術的基礎上，集成系統。具有控制性能高、免維護、高效節能、剎車懸停、結構簡單、經濟效益可觀的特點。目前在大慶油田、長慶油田等裝機50余臺。

參考資料：《悅利電氣HX300系列矢量控制變頻器用戶手冊》。