游梁式抽油机是油田使用最广泛的开采设备,也是主要耗能设备,其多采用三相异步电机提供动力,由于其负载的特殊性,电动机大多数情况下处于轻载状态,使电能的利用率降低,增加了电能的损耗。为了解决游梁式抽油机的能耗等问题,研究游梁式抽油机节能装置的具有很好的实用价值。通过对游梁式抽油机使用现状和运行工况的分析,提出了动态和静态无功补偿、依据负载率进行Y-△转换调压相结合的节能方案。在此基础上研制了采用Y-△转换调压和无功补偿相结合的节能装置控制器,采用ATT7022A检测电机运行参数,减少了CPU运算量,提高电机参数辨识的精度,并可以简化系统软件设计。系统以Atmega128处理器为控制核心,采用功率因数控制和电压限制相结合的方式工作。输出控制采用晶闸管过零投切电容器的方法,可以解决电容器投切过程中的涌流问题。采取多次测量取平均值、连续两次电容器投切设定时间间隔的策略减少可能的电容投切振荡问题。装置对自身运行状态和抽油机运行参数等有重要意义的数据设计有最长达150天的记录功能,并有多种保护措施保证系统的稳定、可靠运行。设计了友好的人机接口和通讯接口,使控制器使用方便。在控制器的软件设计方面,采用层次化的模块结构,明确了各模块的功能,减少了模块之间的相互影响,增加了程序的可扩展性。该装置的控制器软硬件设计全部完成,通过实际测试,能够准确进行电容器的投切,能够满足抽油机无功补偿和节能的要求。