潜油电泵是一种重要的机械采油设备,对潜油电泵机组的工况参数监测在油田生产及节能降耗方面意义重大。传统的电泵机组工况监测方法不能实时、精细地反映井下工况,不能分析潜油电机的效率与潜油电泵的效率。转速是反映潜油电泵机组工况和故障的重要参数,利用潜油电机的齿槽谐波可以得到转速,进一步分析从而实现电泵机组的工况诊断。因此,如何有效地实现潜油电机的转速辨识及据此制定节能方案是本文的重点研究内容。本文主要完成的工作有:(1)介绍了异步电动机的齿槽谐波法转速辨识原理与分析齿槽谐波频率所用的正交平均线性调频Z变换(Orthometric Average Chirp Z-Transform,OACZT)算法,并针对OACZT计算量大的问题,提出了基于位重组实现的ROACZT(Reorganized OACZT)算法,其计算量仅为OACZT的50%。(2)当异步电动机转速接近于理想空载转速时,电网谐波严重影响齿槽谐波的分析从而导致转速辨识误差非常大甚至辨识失败。针对该问题,利用谐波消去法对信号进行处理,在很大程度上避免了电网谐波对齿槽谐波的影响,解决了电机空载或轻载时的测速问题。(3)研究了电网频率波动时的齿槽谐波转速与转矩分析结果的偏差,提出了基于转差率的频率归一化方法,修正了分析结果的偏差,为电泵机组工况参数的辨识与工况分析提供了重要依据。(4)提出了基于齿槽谐波测速的潜油电机功率优化方法,仿真结果表明,该方法能够提高电机效率,从而为油田合理配置潜油电泵机组提供了理论依据。(5)针对暂不作业的低效电泵井,研究了降压节能效果,并提出了以吨油成本为优化目标的潜油电泵井节能方法,在实验井进行了降压节能实验,实验结果表明电机损耗最小并不意味着吨油成本最低,以吨油成本为优化目标来评价节能效果更符合油田生产要求。(6)在DSP平台上实现了基于齿槽谐波测速的核心算法,为电泵井工况监测的现场应用奠定了基础。