磕頭機的運行過程主要分為上沖程和下沖程兩個階段。磕頭機工作時，驢頭懸點上作用的載荷是變化的，上沖程時，驢頭懸點需要提起抽油桿柱和油柱，在沒有負重匹配的情況下電動機將付出很大的能量；下沖程時，抽油機桿柱反過來帶動電動機做功，使電機處于發(fā)電機的運行狀態(tài)。而且上、下沖程的載荷的極度不均勻會嚴重影響抽油機的效率和使用壽命，因此一般在磕頭機的游梁尾部、曲柄處加了配重，這樣的好處還可以減少電動機上沖程時所需消耗的電能和減少下沖程時的發(fā)電量。
圖1 磕頭機
圖1 磕頭機
2 磕頭機的工藝要求
沖程頻次可調(diào)――改變電動機的運行速度使得磕頭機的運行與油井的具體工況匹配到好程度，比如穩(wěn)產(chǎn)井，提升電動機的速度使之高于50Hz從而可以提高產(chǎn)油率；對于低產(chǎn)井，相應(yīng)的降低電動機的速度從而實現(xiàn)節(jié)能要求；對于衰竭井，不僅要降低電動機的速度，還可以運行一段時間停機，間隔時間后再重新啟動。
上、下沖程時間比可調(diào)――對于原油粘度不高、水含量高的油井，抽油機理想的工作方式應(yīng)該是“慢上快下”、“慢上”有利于提高抽油泵的充滿程度，有利于提高每一沖次的排液量，“快下”有利于抽油泵固定閥的及時關(guān)閉，提高泵效，提高采油量。
能適應(yīng)惡劣環(huán)境――油田作業(yè)區(qū)一般海拔高、風沙大、溫差大。要求變頻器能對過電壓、過電流、過載、過熱等進行智能監(jiān)控。
檢維修方便――參數(shù)掉電保持，不用重新設(shè)參；另外變頻器故障時可切至工頻，這樣保證正常采油。
3 配置要求
3.1一般配置
系統(tǒng)配置如圖2所示。
圖2 系統(tǒng)配置圖
圖2 系統(tǒng)配置圖
一個油井作業(yè)區(qū)一般會有多臺磕頭機，可以通過總線（如RS-485，CANopen等）將驅(qū)動磕頭機的變頻器作為從站掛在PLC下。變頻器的頻率指令可以通過PLC給定，也可以通過兩個電位器來給定，分別對應(yīng)上沖程和下沖程。這樣就實現(xiàn)了磕頭機沖程頻次的可調(diào)節(jié)和上下沖程時間比的可調(diào)?？念^機的抽油桿柱上要配置載荷傳感器，通過它將實際壓力反饋至PLC。PLC一方面可以控制變頻器的啟停和頻率指令的調(diào)節(jié)，另一方面可以將變頻器的狀態(tài)（包括運行狀態(tài)、電流等）給到HMI或油田服務(wù)器。特別要說明的是，臺達C2000有內(nèi)置PLC功能，如果在PLC控制簡單的情況下，可以不用另配PLC。
3.2配置直流電抗器和交流電抗器
鑒于油田作業(yè)的環(huán)境，為了降低干擾，建議配置直流電抗器和交流電抗器。
3.3配置能源回饋單元REG2000
采油作業(yè)區(qū)的磕頭機，有的處于上沖程時，有的處于下沖程，如果能將下沖程產(chǎn)生的電能反饋給上沖程的磕頭機加以利用，這相對于傳統(tǒng)加制動單元加制動電阻的做法，可以提高電機的制動能力，也可以大大節(jié)約了能量，還可以減少制動電阻產(chǎn)生的這一部分熱量，一舉三得。臺達新推出的REG2000能量回饋單元非常適合這種應(yīng)用場所。
3
圖3 REG2000能量回饋原理
4 C2000與REG2000特點
4.1 C2000特點
臺達C2000是高階磁束矢量變頻器，率、、低維護、長壽命，它有以下主要性能特點：矢量控制且內(nèi)建PLC；內(nèi)建制動單元（22KW及以下功率）；增強了環(huán)境耐受性與保護，保護性涂層處理；模塊化設(shè)計，易于維護與擴充；支持多種總線控制。
4.2 REG2000特點
REG2000有如下特點：小型化尺寸、配線簡單、內(nèi)建電抗器；取代制動電阻，制動能力高、回生能量效率高且減少熱能產(chǎn)生；支持多臺并聯(lián)；兼有手動自動運行模式；支持多種通信協(xié)議。
5 結(jié)束語
臺達C2000和REG2000的特點，滿足了磕頭機的控制要求，提高了磕頭機的效率，實現(xiàn)了節(jié)能增產(chǎn)的目的。施工升降機是一種用吊籠載人、載物沿導(dǎo)軌做上下運輸?shù)氖┕C械，是現(xiàn)代高層施工中的重要垂直運輸設(shè)備，在高層建筑施中扮演了極其重要的角色，對于保證施工期與，降低施工成本，減輕勞動強度起著不可替代的作用。
二、施工升降機的發(fā)展
國內(nèi)目前常見的施工升降機機型是SC齒輪齒條式、人貨兩用的施工升降機，其中90％以上是1～2噸級的。
普通升降機一般采用的是接觸器-繼電器控制方式，直接啟動和機械抱閘強制制動，啟制動沖擊大，對機械結(jié)構(gòu)和機構(gòu)的損壞大，電氣元件也易損壞，同時容易造成升降機里的物料跌落，既影響了施工速度也影響了施工企業(yè)的效益，特別是在人貨兩用施工升降機上，存在著的隱患。
隨著我國建筑業(yè)的不斷發(fā)展，建筑施工機械化水平的不斷提高，對施工升降機的制造質(zhì)量和整機技術(shù)水平的要求也越來越高。采用變頻調(diào)速技術(shù)，可實現(xiàn)施工升降機的啟動加減速、制動過程的無級調(diào)速，減小了起停機時電機對機械系統(tǒng)的沖擊，提高了施工升降機運行過程中的平穩(wěn)性和舒適感，延長了施工升降機的使用壽命，地提高了工作效率。變頻器在施工升降機上的應(yīng)用將成為建機行業(yè)的發(fā)展趨勢。
三、TS1000系列施工升降機驅(qū)動一體機方案介紹
四方TS1000施工升降機驅(qū)動一體機應(yīng)用方案
TS1000系列是四方電氣針對施工升降機研制的一款行業(yè)專機，集矢量變頻器、制動單元、起重量限制器、施工升降機邏輯控制板、平層擴展卡和操作臺機器件于一體，能為廠商提供完整的一站式解決方案。
產(chǎn)品重點解決了施工升降機的松抱閘時序、平層功能等難點問題，在新樓層學(xué)習(xí)、起動加速控制、平層速度曲線、交互界面等方面進行了優(yōu)化設(shè)計，行業(yè)的邏輯保證時序控制，提高了系統(tǒng)和舒適性，的平層控制算法，實現(xiàn)升降機的自動平層。
四、TS1000施工升降機驅(qū)動系統(tǒng)特色優(yōu)勢
（1）模塊化設(shè)計，一站式解決方案，集成都高
驅(qū)動器和低壓電器柜一體化設(shè)計，驅(qū)動器集成了變頻器、制動單元、起重量限制器、施工升降機邏輯控制板、平層擴展卡和GPS/GPRS監(jiān)控系統(tǒng)等；低壓電器柜中的（主斷路器、主接觸器、隔離變壓器、松閘接觸器、照明空開）元器件客戶可自行選配，便于施工升降機集成商集成，系統(tǒng)安裝接線簡便，方便運輸，節(jié)省了安裝材料、人工等成本。
（2）智能操作平臺，操作簡單直觀
TS1000操作臺集成了人機界面、樓層呼叫、樓層按鍵、電鈴、插座、操作按鍵及控制手柄，具有樓層呼叫功能，呼叫信息和升降機所有的運行狀態(tài)及信號均清晰顯示在LCD大屏幕上。人機界面直觀，降低勞動強度減少事故隱患。
（3）內(nèi)置制動單元、起重量限制器，客戶無需另行配置
驅(qū)動器內(nèi)置1：1功率的IGBT制動單元，直接連接制動電阻即可實現(xiàn)快速停機。
人機界面顯示當前載重量KG，稱重信號直接控制驅(qū)動器實現(xiàn)限重保護功能，使用簡單、精度高、可靠。
（4）內(nèi)置GPS/GPRS通訊端口
內(nèi)置GPS/GPRS通訊端口、用于衛(wèi)星定位和遠程監(jiān)控，遠程鎖機與解鎖功能，便于分期付款客戶的管理（需配 GPS 模塊）。
（5）起重抱閘時序，可靠
起重的抱閘時序控制，監(jiān)控變頻器輸出頻率和輸出力矩，采用雙邏輯抱閘信號，使升降機在上升或下降啟動時電機輸出足夠的扭矩防止“溜鉤“，同時也防止在上升啟動時電機沖擊機械系統(tǒng)而產(chǎn)生振動。
（6）啟停舒適度
的S曲線加減速設(shè)計，大大提高起停的舒適性。停機時，變頻器真正實現(xiàn)“零速”狀態(tài)下制動，平層平穩(wěn)、沖擊小、減小了齒輪的磨損，盤式制動器性大大提高。
圖（2）S曲線運行圖
圖（2）S曲線運行圖
（7）的自動平層控制
自動平層控制采用一段速平層，平層速度快，平層精度≤1cm；樓層學(xué)習(xí)管理界面具有用戶密碼，學(xué)習(xí)高度可微調(diào)，操作簡單，可靠。
（8）安裝靈活
籠內(nèi)嵌入式安裝，節(jié)省吊籠內(nèi)部空間。
（9）接線靈活
靈活的控制線路接線，控制卡采用插拔式接線端子，操作臺可選擇端子接線或航空插座方式接線。
（10）防水設(shè)計IP54
整機防水設(shè)計、經(jīng)過防雨水實驗、IP54 防水等級。
（11）安裝、調(diào)試、維護方便
施工升降機邏輯控制板集成了升降機硬件保護邏輯，輸入輸出均有LED狀態(tài)指示及絲印標識，控制端子采用排線或插拔式端子，系統(tǒng)安裝接線方便；驅(qū)動器采用模塊式設(shè)計，減少了安裝工時，提高生產(chǎn)效率，降低裝配故障率；系統(tǒng)內(nèi)置控制程序，變頻器參數(shù)出廠設(shè)置就可運行，系統(tǒng)安裝簡單、調(diào)試便捷，維護和維修簡潔直觀。
五、安裝調(diào)試簡述
1、系統(tǒng)接線示意圖
四方TS1000施工升降機驅(qū)動一體機應(yīng)用方案
圖（3）系統(tǒng)接線示意圖
在確保主電路及控制電路接線正確的情況下，系統(tǒng)開始上電調(diào)試。調(diào)試流程如下：
四方TS1000施工升降機驅(qū)動一體機應(yīng)用方案
圖（4）TS1000調(diào)試流程
2、設(shè)置參數(shù)
TS1000施工升降機驅(qū)動一體機固化了升降機參數(shù)，不同型號的升降機只需設(shè)置部分規(guī)格參數(shù)，其它參數(shù)出廠值即可運行。通過變頻器操作面板可以方便的設(shè)置升降機的規(guī)格參數(shù)、編碼器規(guī)格參數(shù)、電機規(guī)格參數(shù)等。
3、手動模式試運行
外圍檢查完畢，上電檢測限位、極限開關(guān)、操作臺按鍵及LCD顯示是否正常，按要求設(shè)置好施工升降機規(guī)格參數(shù)后，推動操作桿點動運行，判定電機方向和三電機相序是否一致，待檢測正常后，手動模式試運行。
4、平層模式樓層學(xué)習(xí)及試運行
手動調(diào)試正常，通過TS1000操作臺進行樓層自學(xué)模式，通過操作桿手動控制施工升降機運行，至樓層的平層位置，按“已學(xué)樓層+1”的方式依次學(xué)習(xí)新樓層，已學(xué)習(xí)的樓層高度存入在樓層信息里。樓層學(xué)習(xí)好后，控制臺運行模式選擇平層運行，即可平層試運行。
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