变频驱动游梁有杆泵系统仿真与频率优化研究

作     者：张传新 姚金杭 孔有为 褚浩元 檀朝东 冯子明 冯钢 Zhang Chuanxin;Yao Jinhang;Kong Youwei;Chu Haoyuan;Tan Chaodong;Feng Ziming;Feng Gang

作者机构：新疆油田分公司工程技术研究院 中国石油大学(北京)石油工程学院 中国石油大学(北京)人工智能学院 温州大学机电工程学院 西安中控天地科技开发有限公司 

出 版 物：《石油机械》 (China Petroleum Machinery)

年 卷 期：2025年第53卷第1期

页      面：98-105页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金项目“基于大数据解析的大规模非集输油井群生产及拉运调度协同优化”(51974327) 国家自然科学基金项目“变速驱机-杆-泵全耦合动力学行为及优化运行节能机理研究”(51774091) 中国博士后科学基金项目“杆管液三维耦合振动力学行为及变速降载运行机制研究”(2018T110268) 

主　　题：游梁抽油机井 动态能耗仿真 频率分布 悬点 粒子群算法 

摘      要：针对电机匀速驱动游梁抽油机运行过程中周期性交变载荷变化大、系统能耗高及故障多的问题,分析了电机变频驱动对抽油机运动规律、悬点载荷、变速箱扭矩及电机功率的影响,建立了变频控制抽油系统动态能耗的仿真模型。以电机输出功率均方根最小、输出功率峰值最小和负发电最小为目标函数,综合考虑平均频率不变、上下冲程时间分配、频率范围等约束条件,建立了周期运行频率优化设计的数学模型,并采用粒子群优化算法求解周期频率分布函数的傅里叶系数,即周期运行频率分布。实例分析表明:优化实时频率可以显著改善抽油机的动力性能,悬点载荷、曲柄扭矩和输出功率的峰值均有所降低;电机平均输出功率降低16.2%,负发电减少14.77%,节能效果显著。所得结果可为变频驱动游梁有杆泵系统的设计及应用提供参考。