1游梁式抽油机的特点
在全市场的油井中,从仪器的的数量与数量上带占乃至绝大部分。要踏进某些油井,关键在于映入眼皮眼皮的通常是游梁式抽油机,统称“叩头机”,一些仪器以它重新安装方便快捷,调试程序简单,施用耐用、应用具备灵活性高而被通常数的采油厂施用,如图是1为野处施用的抽油机。
图1游梁式磕头机
这种设备是采用杠杆的原理,由电动机带动减速器周期性的旋转,并拖动曲杆作往复运动,从而使驴头及对应的平衡装置作上下运动,将地下的油带出地面,进入输油系统。
该设备由于都安装于地面,安装、调试都比较方便,应用也比较广泛。但是在地质情况比较复杂的场合,如油质稠、含沙、结蜡较多,有时抽起来比较困难。
2工频控制的缺点
又由于在驴头下放时,负载变轻,电机基本处于自由下放状态,降低了电网的功率因数及电机的效率,增加了无功损耗,使整个系统效率低下,耗能严重,出现严重的能源浪费现象。随着电力电子技术和微电子技术发展起来的变频调速装置,由原来的用于风机、水泵的节能控制变频器,现也逐步应用到抽油设备上,收到了良好的效果。而且改造方便,使用原有电机即可,可实现调冲次、软起停、节能的效果,这是其他任何方法都做不到的。
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电子1140V抽油机变频器
3.1 乐鱼真人娱乐
1140V抽油机变频器主回路拓扑结构
图2乐鱼真人娱乐
电子抽油机变频柜
图3 抽油机变频器主电路图
图4 三电平波形图
从图4中可看出,相电压为三电平,线电压为五电平,因此它不但能输出较高的电压,而且能降低输出谐波和电压变化率(dv/dt),良好的波形正是本电路的特色。
3.2乐鱼真人娱乐
电子1140V抽油机变频柜的技术指标
项目 | 标准指标 | |
输入 | 额定电源电压 | 3相1140V、50-60Hz±5%,电压失衡率<3% |
输出 | 额定电压 | 最大输出电压同输入电源电压相同 |
额定电流 | 100%额定电流连续 | |
过载能力 | 150%额定电流1min,180%额定电流2s | |
输出频率 | 0Hz~600Hz,可设定 | |
主要 控制 功能 | 控制方式 | VVVF(优化PWM及标准PWM,可设定)、矢量控制 |
输入方式 | 频率输入 | |
频率分辨率 | 数字设定:0.01Hz | |
启动频率 | 0Hz~10Hz | |
转矩提升 | 转矩提升0.0%~20.0% | |
V/FFFFF曲线 | 五种方式:恒转矩V/F曲线、1种用户定义多段V/F曲线方式和3种降转矩特性曲线方式(2.0次幂、1.7次幂和1.3次幂) | |
加减速曲线 | 两种方式:直线加减速、S曲线加减速; 两种加减速时间,时间最长3000s | |
直流制动 | 停机直流制动起始频率:0~15.00Hz 制动时间:0~60.0s 制动电流:0~150% | |
多段速运行 | 通过内置PLC或控制端子实现多段速运行 | |
自动电压调整(AVR) | 当电网电压变化10%时,维持输出电压恒定不变 | |
自动节能运行 | 根据负载情况,自动优化V/F曲线,实现节能运行 | |
通讯功能 | 具有RS485标准通讯接口,支持MODBUS通讯协议 | |
运行命令通道 | LED键盘、控制端子、串行口(RS485) | |
频率设定通道 | LED键盘模拟电位器、LED键盘▲、▼键、功能码数字给定、串行口、端子UP/DOWN、模拟电压、模拟电流、组合给定 | |
输入 功能 | 数字输入通道 | 2路开停机控制端子、6路可编程数字量输入 |
模拟输入通道 | 2路模拟量信号输入:2路0~10V/0~20mA可切换 | |
输出 功能 | 数字输出通道 | 2路开路集电极输出、2路继电器输出 |
模拟输出通道 | 2路模拟信号输出:2路0~10V/4~20mA可切换 | |
操作 面板 | LED数码显示/HMI | 可显示或设定变频器相关参数 |
保护功能 | 提供多保护功能:短路、过流、过载、欠载、过压、欠压、缺相、过热、外部故障、PID反馈断线、485断线等保护功能 | |
选配件 | 触摸屏、铁板房 | |
环境 | 海拔高度 | 低于1000m(高于1000m时需降额使用) |
环境温度 | -10℃~+40℃ | |
湿度 | 小于90%RH,无结露 | |
振动 | 小于5.9m/s2(0.6G) | |
存储温度 | -20℃~+60℃ | |
结构 | 防护等级 | IP54 |
冷却方式 | 强制风冷 |
(1)柜体采用室外设计,防风、防雨、防沙,可在野外直接使用,而不必再建造房舍,减少用户投资,方便使用。
(2)柜内设有电压、电流表指示,用户可直观地观察设备运行情况,操作方便。
(3)设有工频旁路,以便在变频故障或维修时可暂时投入工频运行,保证生产的连续,不耽误生产。
(4)针对有些油井需要缓抽的情况,还设计了间抽功能,时间可从一天到七天,方便用户实现自动缓抽功能。
(5)对泵升电压,根据用户要求,可采用耗能电阻和回馈电网两种方式进行处理,有效的保证了设备的安全运行,并提高了节电效果。
(6)采用低频补偿技术,使变频器启动力矩可根据现场情况进行适当调节,保证启动正常,不会对设备造成危害。
4抽油机变频改造的难点
抽油机变频器改造磕头机的难点是:在驴头下放时存在电机发电状态,如处理不好,会向变频器内倒灌形成泵升电压,使变频器的母线电压升高,危及变频器的安全。
由于抽油机属位能性负载,尤其当配重不平衡时,在驴头下发过程中,电动机由于位能,使负载拖动电动机的转速比变频器输出的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到直流侧滤波电容上,产生泵升电压。过高的泵升电压有可能损坏功率模块、电解电容,甚至会破坏电机的绝缘,从而威胁系统安全工作,因此必须采取措施处理这部分再生能量。一般处理再生能量的方法有能量消耗和能量回馈两种方式。
图5 能量消耗型变频器改造主回路图
图6 能量回馈型变频器改造主回路图
抽油机变频器以上两种处理再生能量的方式,可由用户根据情况自我选用,二者各有利弊。采用耗能电阻价格比较便宜,但节能效果不如回馈单元更好些,而采用回馈单元节能效果比耗能电阻好些,大约多节电20%,而价格相应地比耗能电阻高。
5应用效果
图7 抽油机变频器现场运行图
采用风光牌抽油机变频柜对磕头机改造后,可体现出明显的工作效益:
(1)启动时冲击电流减小。工频时启动电流大约是电机额定电流的4---7倍,而采用变频器,则没有冲击电流,而且启动平滑,对机械设备也没有任何冲击,既节约了电能,也保护了电网、电机及机械设备免收冲击,效益是十分明显的。
(2)冲次调节方便。工频运行下调节冲次需停产后更换皮带轮,费时、费力,耽误生产。而采用变频器后可以不停产,直接调节变频器的频率,根据油井液量增大或减小变频器的频率,即可平滑调节电机的转速,实现冲次的调节,非常方便,节省了人工及机械费用。
(3)采用变频器后提高了电网的功率因数,一般达到0.98以上,使电网的负荷利用率提高,减轻了电网及变压器的负担。
(4)节电明显。采用变频器后,节能效果明显。当然由于油井供液情况不同,在前期、中期、后期可能有所不同,不同的油井可能也不同,前期可以提高转速,使产液量提高,相应的生产效益提高。而中后期可降低转速,甚至于在后期由于供液不足,可采用缓抽的方式,保证油井的正常工作。据综合测试,节电率大约在15%---20%左右,效果是十分明显的。
总之,采用变频控制,对于设备的软启动,调节冲次,节能等各方面是很有成效的,是今后游梁式抽油机控制的较理想的选择,值得大力推广。