第一章 前 言
1.1 课题来源
在我国石油企业，其所采用的驱动电动机。工作时承受负荷，平均负荷率一般为 30%以下，有的甚至更低。负载的变化周期在5-20 秒内不等。考虑到启动负荷及复杂地质情况等因素的影响，大部分游梁式抽油机选用的驱动电动机的额定功率是工作周期输出功率的 2-3 倍左右。以延长油田本部为例:2005 年有游梁式抽油机 18000 余台，年耗电约 3.4 亿 kWh，具有很大的节能降耗潜力。类似这种异步电动机负载率低、效率不高、电能浪费的现象在我国工业生产中很普遍，因此，对其进行节能研究是十分必要的。
1.2 异步电动机的节能措施
在我们进行工业生产时，电动机在能源消耗方面占有巨大的比例，对电动机进行改进，降低损耗，是我们节约能源现实可行的方法。电动机的种类多种多样，按照为现代工业提供能源进行分类，可以分为以下几类：(1)用当前技术比较先进，费用比较昂贵的电动机将我们常用的耗能比较大的电动机进行替换，此做法可以将节能达到最大优化。但是造价比较高，在目前经济条件下还不适合大范围，大规模推广。(2)对电动机的速度进行调节，以便达到节能的效果。1).我们对交流异步电动机进行调速，使节能效率可以达到 80%以上。2).转子串电阻调速。(3)对我们现在使用的电动机进行改进，达到将耗能比较大的电动机进行改进，使其变为低耗节能的电动机。(4)在现在科学技术条件下，对永磁电动机继续进行研究，使其结果更加完善。(5)我们在进行工业生产时，必须对异步电动机进行删选，找到最符合当前实际需要的电动机。
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第二章 抽油机的负载特性
油田在开采初期，必须采用机械采油方式。机械采油就是在地面通过机械设备把原油从油井中采出地面;机械采油可分为有杆泵采油、无杆泵采油和气举采油。而使用最为广泛的就是游梁式抽油机，其原理是通过抽油机、抽油杆带动抽油泵作上下往复运动，将原油从数百至数千米的地下抽汲到地面上来。抽油机工作时，其驴头悬点承受的载荷主要有:1、抽油杆自重，油管内、柱塞上的油柱重，油管内外油柱对柱塞下端的压力构成的静载荷；2、抽油杆柱和油柱运动所产生的惯性载荷；3、抽油杆柱和油柱运动所产生的振动载荷；其中，惯性载荷、振动载荷、摩擦力和原油的物性(如粘度)、抽油机的运动特性 (冲程和冲次)、油井井身结构密切相关，是一个变量，一般称动载荷。
我们知道，抽油机在抽油的过程中分为两个部分，向上的部分和向下的部分。对这两个过程进行分析和了解，我们可以看出发动机在抽油机向上向下的过程中，其承担的负载时不一样的，是不对称的。在此过程中，在其做不规则圆周运动时，其加速度和速度是时刻发生变化的，严重影响了电动机的使用寿命，加快了其更新的周期，当然了抽油杆在其变化下其使用寿命也大大缩减了。为了解决这一问题，通常的办法是给抽油机增加平衡重。如在抽油机的曲柄、游梁后端或同时在曲柄和游后端增加平衡块，以其达到抽油机一抽油泵装置的平衡运转。
第三章 三相异步电动机运行特性分析.........12
3.1 稳定运行时的三相异步电动机....................12
3.1.1 等效电路及矢量图........................14
3.1.2 三相异步电动机的功率关系及损耗分析........................14
3.2 运行条件变化对电动机性能的影响.............................17
3.2.1 负载变化对损耗、效率、功率因数和转矩的影响..............................18
第四章 系统硬件设计......................26
4.1 概述............................26
4.2 抽油机节能装置主电路.........................26
4.3 功率控制电路........................28
4.4 节能装置控制部分.......................30
第五章控制系统软件设计................................40
结 论............47
第五章 控制系统软件设计
单片机系统软件是根据要求设计的，可靠地实现功能，因此要求软件具有以下特点:1).软件结构清晰、简洁，流程合理。2).功能程序实现模块化，以便于调试、连接、移植和修改。3).程序存储器、数据存储器的规划合理，既节约内存容量，又使操作方便。4).运行状态实现标志化指示。5).实现软件的抗干扰措施。遵循以上原则，根据功能的要求，采用模块化编程，设计软件整体流程图。在单片机里，模块化编程是我们经常使用的软件编程程序，是很常用的一种方法。首先我们对需要编程的模块进行编程，然后对编程进行编译，最后将这些程序进行调试，等一切正常工作后，将这些不同的模块连接起来。模块化编程具有以下几个优点：1). 模块化编程是比较简单的，容易被我们所掌握，其程序更加容易调试，如果我们知道模块的输入值是多少，然后计算其输出值，可以直接对我们需要的模块进行调试。2).如果在我们今后的设计应用中，遇到同类问题，我们可以将其拿出来重新使用。3).如果我们的模块出现了故障，通过其程序我们很容易就可以找到出现问题的模块，很好的提高了效率，节省了调试时间。
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结 论
理论分析和试验结果证明了在对抽油机负载特性和交流动电机机械特性分析的基础上，应用单片机的智能控制特点所研制的新型抽油机节能控制装置的合理性、有效性和实用性，该新型抽油机节能控制装置不但具有软启动功能，可明显减小交流电动机起动电流；延长电动机寿命，而且独特巧妙的软硬件设计，可时刻保证抽油机拖动电动机运行在铜损耗等于铁损耗的最低损耗状态，明显降低了抽油机驱动电动机的工作电压和电流、使抽油机工作效率及功率因数提高、具有显著的节能效果，在抽油机的整个工作周期中不改变交流电动机的转速，不影响抽油机的生产效率，且该新型抽油机节能控制装置具有缺相、过载等保护功能，可有效、及时的防止电动机在缺相、过载时损坏。具有时序控制功能，为油田实现有序采油、降低成本提供条件。油田抽油机电动机的节能控制是今后相当长的时期内油田广泛关注的一个课题，该装置虽然取得了一定成果，但由于测试手段不够完善，使用晶闸管所带来的谐波问题还没有进行更进一步的研究，控制参数还需要进一步优化，这些都是需要我们今后继续努力探索和解决。
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参考文献（略）