在石油开采中,电费支出约占吨油生产成本的三分之一,抽油机作为油田最基本的 设备,其节能降耗显得更加重要。资料显示,我国电
力消耗仅次于美国,位居世界第二, 而我国的吨油成本是国外吨油成本的好几倍。尽可能的节能增效,同国际
水平接轨,这 是我国石油工业的必然趋势。
游梁式抽油机每个冲次有重载、轻载、发电三种工作状态。抽油机属位能性负载, 尤其当
配重不平衡时,
电动机由于位能或惯性,在整个冲次的某个阶段,负载拖动电动 机的转速比
变频器输出
频率所对应的转速还要高,电动机处于再生发电状态,产生的再 生
电能传输直流侧滤波电容上,形成
泵升
电压。因此,这部分再生
能量必须处理。普通 变频器的输入是
二极管整流,能量不能反向流动,上述能量不能流回
电网,处理再生能 量的方法为能量消耗,是在变频器直流侧加放电
电阻单元组件,将再生电能通过专
门的
能耗制动电路消耗在功率电阻上,转化为
热能,因此称为电阻能耗制动。为保证系统安 全运行,这部分电能不得不被丢失和消耗。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有背景技术的不足之处,而提供一种抽油机变频 节能控制柜。它可根据油井的实际供液能力,动态调整
抽取速度,既节约电能,又增加
原油产量。
本实用新型的目的是通过如下措施来达到的:抽油机变频节能控制柜,其特征在于 它包括主控部分、辅助控制部分;
所述主控部分由380V电源经过
断路器ZK控制后,分为两路电路:一路为变频回路, 另一路为旁路回路;
所述变频回路经过
电流互感器TAb后,通过交流
接触器KM2进入变频器BPQ,再经 过变频器BPQ变频后进入交流接触器KM3;
旁路回路由交流接触器KM1构成,并与交流接触器KM2、变频器BPQ、交流接触器 KM3并联,在出线端与KM3连接后汇总进入热继电器RJ,通往外部抽油机
电机M;
所述辅助控制部分
位置接近
信号中的信号输入到智能
控制器FCC-A,经过智能控 制器FCC-A转化,输出给变频器BPQ一个
控制信号,变频器BPQ进行频率变换,从而控 制抽油机的电动机M的转速。
在上述技术方案中,所述变频器BPQ上有电源输入
端子R、S、T和输出端子U、V、 W,所述交流接触器KM2通过电源输入端子R、S、T进入变频器BPQ,再经过变频器BPQ 变频后由输出端子U、V、W进入交流接触器KM3。
在上述技术方案中,所述智能控制器FCC-A与变频器BPQ有相互匹配的接线端子 CM、1ST、2ST。
在上述技术方案中,所述变频器BPQ上有故障信号
接口ALM1、ALM2。
本实用新型抽油机变频节能控制柜具有如下优点:①本实用新型可根据油井的实际 供液能力,动态调整抽取速度,既节约电能,又增加原油产量。②使用变频器后,电动 机功率因数可由0.25~0.50提高到0.90以上,从而减轻了电网和
变压器的负担,降低 了线损。③冲次任意调节,不需停产调节速度,解决了因调速造成的停产,从而提高了 生产效率。④通过变频对抽油机转速的调节,根据抽油机的特殊工况,把转速控制细划 为上冲程转速控制和下冲程转速控制,在上冲程电机提高转速,下冲程电机减低转速, 从而减少漏失,提高泵效。⑤操作极为简单,一改商用变频器只有专家才能使用的复杂 产品概念。设两段速调节冲次,无需复杂设定,程序充分简化,不会因操作而出现错误。
附图说明
图1为本实用新型抽油机变频节能控制柜的电路原理图。
下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况,但它们并不构成对本实用新型的限 制。
参阅附图可知:抽油机变频节能控制柜,它包括主控部分、辅助控制部分;主控部 分它由断路器ZK、热继电器RJ、电流互感器TAb、交流接触器KM1、KM2、KM3,变频 器BPQ和连接这些元器件的
电缆组成。
所述主控部分由380V电源经过断路器ZK控制后,分为两路电路:一路为变频回路, 另一路为旁路回路;
所述变频回路经过电流互感器TAb后,通过交流接触器KM2进入变频器BPQ,再经 过变频器BPQ变频后进入交流接触器KM3;
旁路回路由交流接触器KM1构成,并与交流接触器KM2、变频器BPQ、交流接触器 KM3并联,在出线端与KM3连接后汇总进入热继电器RJ,通往外部抽油机电机M;
所述辅助控制部分位置接近信号中的信号输入到智能控制器FCC-A,经过智能控 制器FCC-A转化,输出给变频器BPQ一个控制信号,变频器BPQ进行频率变换,从而控 制抽油机的电动机M的转速。
在上述技术方案中,所述变频器BPQ上有电源输入端子R、S、T和输出端子U、V、 W,所述交流接触器KM2通过电源输入端子R、S、T进入变频器BPQ,再经过变频器BPQ 变频后由输出端子U、V、W进入交流接触器KM3。
在上述技术方案中,所述智能控制器FCC-A与变频器BPQ有相互匹配的接线端子 CM、1ST、2ST。
在上述技术方案中,所述变频器BPQ上有故障信号接口ALM1、ALM2。
辅助控制部分由智能控制器、位置接近信号(器)及二次线路组成。按其电路中电 压性质又分为DC24V智能控制器输出线路、AC220V控制回路、电流回路。
本实用新型抽油机变频节能控制柜的柜体结构为户外型低压动力
配电柜,封闭式结 构,
外壳可采用优质
钢板弯制
焊接,表面高压静电喷塑处理,抗
腐蚀能力强,防护等级 高。带有强制
风冷,自动控制,内设
温度检测、调节环节,以满足环境要求。该柜体还 具有结构紧凑,检修方便等特点。
工作时:柜体通过接在控制器FCC-A出线端的探测头(固定安装的磁电型接近
开关) 与附在抽油机
飞轮上的磁
铁(2
块)的感应,所产生的信号(位置接近信号)经控制器 FCC-A输出,分别控制变频器的1ST和2ST相互转换动作(即1ST闭合,2ST同步断开; 2ST闭合,则1ST同步打开),飞轮每冲程上、下各一次(即一周期2次,每分钟为2-3 个周期),变频器频率也随之每周期变换2次, 即控制变频器频率变换,最终实现动态 调整抽取速度,达到既节约电能,又增加原油产量的目的。
柜内变频系统具有自检、保护功能,可实现过流、过压、欠压、过载保护。变频器 具有自启动及故障后切换至工频的功能,保证配电箱出现故障后的整个装置的连续工 作。变频器内置输入滤波装置,全程噪声过滤,对电网的干扰是普通商用变频器的1/4, 并可柔性启动,降低电网
载荷冲击,对电机和设备无冲击。变频装置具有全电压自动跟 踪,自动计算最佳制动力矩,用户不必自己设定任何参数。简化应用环节的操作。此外, 该柜体结构紧凑,占地面积小,适合油田现场状况;可实行野外无人值守,全自动设计, 不必更换机械设备即可任意控制抽油速度;适用于不同地域、结构的油井和不同
气候、 环境条件的场合。
本装置针对抽油机工作原理,选用四象限变频器,电源是交-直-交系统,通过加装 双PWM(矩形等幅脉冲宽度调制)回馈装置,使变频器电网侧变流器成为可逆的,可将 再生电能变换成和电网电源同步、同
相位的正弦交流电、就地回送到电网。弥补了使用 普通变频器致使这部分(约15~25%)电能损失的缺憾。由于使用了
正弦波PWM电流 回馈及滤波和电抗器一体化装置,回收的电能完全符合国家电网标准。
变频柜中变频器起到变频调速的作用,且只有两种预先设定的频率。通过变频对抽 油机转速的调节,根据抽油机的特殊工况,把转速控制细划为上冲程转速控制和下冲程 转速控制,在上冲程电机提高转速,下冲程电机减低转速,从而减少能量损失,提高泵 效。
输入控制器FCC-A的是无源接点信号(磁电型
接近开关与
磁铁的感应产生),控制 器输出的是两个无源接点(需承受变频器传来的24V电压)1K和2K来控制变频器1ST和 2ST动作,根据实际情况,磁电型接近开关随着抽油机的飞轮第一次接通(瞬时状态) 时,1K保持接通并保持,磁电型接近开关随着抽油机飞轮的转动第二次接通(瞬时状 态)时,2K保持接通并保持而1K复位断开并保持;反复如此进行变换。1K和2K分别 控制变频器的1ST和2ST,正常运行时1ST和2ST相互转换动作(即1ST闭合,2ST同 步断开;2ST闭合,则1ST同步打开;1K和2K允许同时断开,但不允许同时闭合)。
变频控制器FCC-A磁电接近开关(一个)一起使用的磁铁(2枚)应
吸附在抽油机 飞轮的适当位置,接近开关固定,附在飞轮上的磁铁每接近磁电接近开关一次,磁电接 近开关即发一次信号给控制器FCC-A,再由控制器控制变频器工作(即控制变频器的两 个触点1ST和2ST)。
需要说明的是:对于所属领域的技术人员来说,在不改变本实用新型原理的前提下 还可以对本实用新型做出若干的改变或
变形,这同样属于本实用新型的保护范围。