摘要：通过考察抽油机在上下行程所承受负载的不同，应用系统的理论知识，分析工作原理的差异，揭示抽油机能耗的症结，提出合理的节能方案，促进抽油机节能项目的实施。
关键词：电机拖动电动机相控技术
一、概述
传统的抽油机普遍存在着起动冲击大，运行耗电多，大马拉小车、效率低下等诸多问题，加之油井情况复杂，稠油、结蜡现象较多，断杆、烧电机等现象经常发生，对电动机没有可靠的保护功能，设备维修量大。
根据多年的运行情况，在大庆油田的后期原油生产中，机械采油是原油的主要手段，同时机械采油的电力损耗也是主要的能耗之一。在实际运行时，因储油情况的变化、泵挂深度的改变、地面调参情况的优劣及自然气候等因素的影响，抽油机电机的运行与负载的变化又很难处于最佳配置中，使得抽油机电机在实际运行中负载率低下。
二、抽油机及电机工作原理
目前抽油机电机功率是根据设计选定。抽油机正常工作时，一旦确定好冲程、冲次，电机的旋转速度，则电机的实际消耗的功率就为定值。
1.电机的输出功率P2=P托(负载功率)，当电机转速、电网电压不变，P1(电机输入功率)将保持恒定。然而负载为一个周期变化的量。当抽油机托杆处于上行程时，负载较重，P托较大；当抽油机托杆处于下行程时，电机，电机处于空载或轻载状态，负载较小，P托较小。
2.现介绍一下电动机工作原理，以下为电动机功率图:
注:P1为电动机定子输入功率；Pcu1为电动机定子铜损；PFe为电动机定子铁损；Pem为电动机为转子提供的机械能；Pcu2为电动机转子铜损；Pmec为电动机转子机械损耗；PΔ为附加损耗；P2为电动机转子的输出功率。
根据设计方案组建的油田区块配电系统，为保证电机有足够的力矩拖动负载，电机转子输出功率P2通常大于max{P托(负载功率)}，根据上图和能量守恒定律得到:
P1=Pcu1+PFe+PemPem=Pcu2+Pmec+PΔ+P2
转子上的发生总机械功率Pem不变，当负载作周期性变化时P2将随着负载的变化而变化，那么Pcu2+Pmec+PΔ的大小作周期变化。然而这正是工作中不需要得到的，Pcu2过大将促使线圈及机械部件发热，缩短线圈的使用寿命并造成不必要的浪费。
(1)托杆处于下行程时，P托很小，此时电机的输入功率P1主要用来产生Pcu2+Pmec+PΔ，造成很大的浪费。
(2)托杆处于上行程时，P托较大，此时电机的输入功率P1主要用来产生P托+Pcu2+Pmec+PΔ，当Pem的大小恰好用来匹配负载及转子正常消耗的铜损、机械损耗、附加损耗时，配电系统在此时达到了最佳配置，电能使用率最高(但这种情况很少)。若电机功率过大，还将导致Pcu2+Pmec+PΔ的加大，造成损失。
(3)根据生产需要，电机拖动厂家将拖动装置送到现场时将随机配备三个皮带轮，不同的皮带轮需要电机提供不同的扭矩，这样会使电机与负载的匹配变得更为困难。
不难得知，抽油机在全部运行过程中，高压电网所提供的能量始终有一部分被浪费掉，尤其在托杆的下行程和功率不匹配时，并且对线圈也会造成一些损害。为此，急需对现有的部分抽油机设备进行改造。
三、实施措施
1.异步电动机通过一种旋转磁场与由这种旋转磁场借助于感应作用在转子绕组内所感生的电流相互作用，以产生电磁转矩来实现拖动作用。因此线圈的二次侧电流等参数的变化不会影响一次侧的参数变化。那么电机消耗的电网功率不会因为负载的变化自动减小功率损耗。只有在负载减轻时降低一次侧的功率输入，及提供与负载相匹配的输出才能实现真正的电机节能。