CN101063873A - 一种抽油机智能节能控制柜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抽油机智能节能控制柜，包括主电路部分、控制电路部分和无线通信部分。与现有技术相比，本发明具有高效节能、降低采油工人劳动强度、降低抽油机电动机损坏率、降低抽油机供电电网故障率、提高采油时率、提高油田采油自动化管理与监测水平等特点，同时，由于本发明模块式结构，因此，还具有维护、维修、保养简单、所述各组件技术升级方便的特点。
Description
技术领域
本发明涉及油井中抽油机的供电控制装置，特别是涉及一种抽油机智能节能控制柜。
背景技术
目前，我国陆上油田在用抽油机(俗称：磕头机)控制柜的90％仍然是70年代设计的传统式控制柜，该控制柜基本上是空开+接触器模式。这种传统式控制柜在第一次产能建设投资时虽然成本较低，但是，这是90年代以前的设计应用模式，技术落后，费能、费工、管理不便，无疑这是油田用电成本居高不下的重要根源所在，也是油田抽油机马达频繁损坏维修费用居高不下的重要根源所在。从空开+接触器模式的传统式控制柜的电路原理分析可知，这种控制柜可以说只有一种主要功能：人工控制抽油机的启动运行和停止，可以发现它具有以下技术缺陷：
1)各种保护功能：如电源缺相保护、过压保护、欠压保护、过载保护、电动机故障隔离等性能较差，有的甚至就没有，可靠性就更差。
2)费能、费工、管理不便。
3)没有抽油机调参功能。
4)来电自动启动和软启动功能没有，抽油机启动时冲击电流很大，冲击电网同时也有损抽油机机械传动机构。
5)抽油机功图测试的功能没有。
6)抽油机运行工况数据传输与组网接口没有。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种抽油机智能节能控制柜。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种抽油机智能节能控制柜，其特征在于，包括主电路部分、控制电路部分和无线通信部分。
所述的主电路部分包括接线端子、专用变频器、能量回馈单元、工频和变频切换电路，所述的工频和变频切换电路包括空气开关K1、空气开关K2、负荷开关K3；所述的控制电路部分包括智能控制单元、霍尔电流传感器、监测电路、交流电流互感器、交流电流表、风扇，所述的监测电路包括载荷变送器、管压变送器、套压变送器、油温变送器；所述的无线通信部分包括无线数传模块；上述接线端子分别接空气开关K1、空气开关K2的输入端1，空气开关K2的输出端2接专用变频器的输入端子和能量回馈单元的输出，专用变频器的输出端子接负荷开关K3的3端，空气开关K1的输出端2接负荷开关K3的1端，负荷开关K3的公共段2接抽油机电动机；电流互感器一次输入接A相，二次输出接交流电流表，霍尔电流传感器接智能控制单元，智能控制单元的控制端子接专用变频器外部端子，专用变频器与智能控制单元通过各自相应串口和控制端子连接，智能控制单元与无线通信部分通过各自相应串口连接，载荷变送器、管压变送器、套压变送器、油温变送器安装于井口，接智能控制单元，风扇接智能控制单元。
所述的控制柜可以根据现场实际需要增设滤波器，该滤波器接空气开关K2的输出端2，该滤波器包括REPU-LBQ系列滤波器。
所述的专用变频器电流谐波低，启动时高力矩，运行时低力矩、高效率，具有数字操作面板、外部端子控制功能和通信功能；该专用变频器包括REPU-V9系列变频器。
所述的能量回馈单元回馈电网的电流为正弦波形，包括IGBT逆变桥及整流管，同步与正弦波控制驱动电路，输出电抗器；该能量回馈单元包括REPU-INV系列能量回馈单元。
所述的智能控制单元包括具有多路A/D输入和D/A(或PWM)输出外围电路、片内ROM和RAM存储单元的MCU或DSP、模拟信号放大电路、数字信号输入与隔离电路、数字信号输出与隔离功放电路、模拟信号输出与隔离功放电路；该智能控制单元包括REPU-VNK系列智能控制单元。
所述的无线数传模块具有RS232或RS485串口和无线数据传送功能；该模块可采用GD230B模块。
所述的载荷变送器包括GT-401型载荷变送器，所述的管压变送器和套压变送器包括CYB-15系列压力变送器，所述的油温变送器包括SITRANS TK-L型温度变送器。
采用以上技术方案制造出来的一种抽油机智能节能控制柜，与现有技术相比，具有高效节能、降低采油工人劳动强度、降低抽油机电动机损坏率、降低抽油机供电电网故障率、提高采油时率、提高油田采油自动化管理与监测水平等特点，同时，由于本发明模块式结构，因此，还具有维护、维修、保养简单、各组件技术升级方便的特点。
附图说明
图1为本发明的原理方框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本实施例包括适合抽油机载荷特点的专用变频器、电源输入滤波电路、正弦波能量回馈单元、智能控制单元、无线通信装置、载荷、油温、管压、套压监测电路和工频、变频切换电路。
专用变频器：1，电流谐波低；2，启动时高力矩，运行时低力矩、输出高效率；3，具有数字操作面板和外部端子控制功能；4，具有通信功能。
滤波器包括电感、电容、电子开关、控制电路。
正弦波能量回馈单元：回馈电网的电流为正弦波形，包括IGBT逆变桥及整流管，同步与正弦波控制驱动电路，输出电抗器。
智能控制单元：包括具有多路A/D输入和D/A(或PWM)输出外围电路、片内ROM和RAM存储单元的MCU(或DSP)，模拟信号放大电路，数字信号输入与隔离电路，数字信号输出与隔离功放电路，模拟信号输出与隔离功放电路。
通信装置：具有RS232或RS485接口和无线数据传送功能。
载荷、油温、管压、套压监测电路：包括载荷变送器、油温变送器、管压变送器、套压变送器。
工频、变频切换电路：包括电动机输入切换负荷刀开关，电源输入空气开关。
如图1所示，虚线框内为本发明实施例的原理方框图，虚线框外为外接电路。本发明实施例主要由三部分组成：主电路部分、控制电路部分和无线通信部分。主电路部分由空气开关K1、K2、滤波器Lv1、专用变频器V9、能量回馈单元INV、负荷开关K3组成；控制电路部分由智能控制单元VNK、霍尔电流传感器HLH、载荷变送器ZH、管压变送器GY、套压变送器TY、油温变送器YW、交流电流互感器LH、交流电流表A和风扇F组成；无线通信部分由无线数传模块WL组成；
作为本发明的一个实施例，专用变频器V9可采用REPU-V9系列变频器，滤波器Lv1可选用REPU-LBQ系列滤波器，在满足现场供用电要求的情况下，滤波器也可以省去，能量回馈单元INV可选用REPU-INV系列能量回馈单元，智能控制单元VNK可选用REPU-VNK系列智能控制单元，无线数传模块可选用GD230B模块。载荷变送器ZH可以选用GT-401型载荷变送器，油温变送器YW可以选用SITRANS TK-L型温度变送器，管压变送器GY和套压变送器TY可以选用CYB-15系列压力变送器。
三相380V交流电源经接线端子X1输入，接空气开关K1、k2进线段1，K1、K2输出段2接滤波器Lv1、专用变频器V9输入端子R、S、T和能量回馈单元的输出，能量回馈单元的输入接专用变频器V9的直流输出PN，专用变频器V9输出端子U、V、W接负荷开关K3的3段，空气开关K1输出接负荷开关K3的1段，负荷开关K3的公共段2接抽油机电动机。电流互感器LH一次输入接A相，二次输出接电流表A，霍尔电流传感器HLH接智能控制单元VNK，智能控制单元VNK的工作电源接220V交流，智能控制单元VNK的控制端子接专用变频器V9外部端子，专用变频器V9的1号串口RS485-1接智能控制单元VNK的1号串口RS485-1，智能控制单元VNK的2号串口RS485-2接无线数传模块WL的串口RS485，载荷变送器ZH、油温变送器YW、管压变送器GY、套压变送器TY安装于井口，载荷变送器ZH、油温变送器YW、管压变送器GY、套压变送器TY的输出信号为4-20mA电流信号，接智能控制单元VNK，风扇F接智能控制单元VNK的风扇控制开关。
Claims (8)
1.一种抽油机智能节能控制柜，其特征在于，包括主电路部分、控制电路部分和无线通信部分。
2.根据权利要求1所述的一种抽油机智能节能控制柜，其特征在于，所述的主电路部分包括接线端子、专用变频器、能量回馈单元、工频和变频切换电路，所述的工频和变频切换电路包括空气开关(K1)、空气开关(K2)、负荷开关(K3)；所述的控制电路部分包括智能控制单元、霍尔电流传感器、监测电路、交流电流互感器、交流电流表、风扇，所述的监测电路包括载荷变送器、管压变送器、套压变送器、油温变送器；所述的无线通信部分包括无线数传模块；上述接线端子分别接空气开关(K1)、空气开关(K2)的输入端(1)，空气开关(K2)的输出端(2)接专用变频器的输入端子和能量回馈单元的输出，专用变频器的输出端子接负荷开关(K3)的(3)端，空气开关(K1)的输出端(2)接负荷开关(K3)的(1)端，负荷开关(K3)的公共段(2)接抽油机电动机；电流互感器一次输入接A相，二次输出接交流电流表，霍尔电流传感器接智能控制单元，智能控制单元的控制端子接专用变频器外部端子，专用变频器与智能控制单元通过各自相应串口和控制端子连接，智能控制单元与无线通信部分通过各自相应串口连接，载荷变送器、管压变送器、套压变送器、油温变送器安装于井口，接智能控制单元，风扇接智能控制单元。
3.根据权利要求2所述的一种抽油机智能节能控制柜，其特征在于，所述的控制柜可以根据现场实际需要增设滤波器，该滤波器接空气开关(K2)的输出端(2)，该滤波器包括REPU-LBQ系列滤波器。
4.根据权利要求2所述的一种抽油机智能节能控制柜，其特征在于，所述的专用变频器电流谐波低，启动时高力矩，运行时低力矩、高效率，具有数字操作面板、外部端子控制功能和通信功能；该专用变频器包括REPU-V9系列变频器。
5.根据权利要求2所述的一种抽油机智能节能控制柜，其特征在于，所述的能量回馈单元回馈电网的电流为正弦波形，包括IGBT逆变桥及整流管，同步与正弦波控制驱动电路，输出电抗器；该能量回馈单元包括REPU-INV系列能量回馈单元。
6.根据权利要求2所述的一种抽油机智能节能控制柜，其特征在于，所述的智能控制单元包括具有多路A/D输入和D/A(或PWM)输出外围电路、片内ROM和RAM存储单元的MCU或DSP、模拟信号放大电路、数字信号输入与隔离电路、数字信号输出与隔离功放电路、模拟信号输出与隔离功放电路；该智能控制单元包括REPU-VNK系列智能控制单元。
7.根据权利要求2所述的一种抽油机智能节能控制柜，其特征在于，所述的无线数传模块具有RS232或RS485串口和无线数据传送功能；该模块可采用GD230B模块。
8.根据权利要求2所述的一种抽油机智能节能控制柜，其特征在于，所述的载荷变送器包括GT-401型载荷变送器，所述的管压变送器和套压变送器包括CYB-15系列压力变送器，所述的油温变送器包括SITRANS TK-L型温度变送器。
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Cited By (3)
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| CN102299670A (zh) * | 2010-06-25 | 2011-12-28 | 谭雪开 | 一种抽油机井场集中控制柜 |
| CN103427729A (zh) * | 2012-05-17 | 2013-12-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 基于直流母线的抽油机井群控系统 |
| CN105974834A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-09-28 | 王晓民 | 一种用于油田抽油机的削峰填谷伺服驱动方法系统 |
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2006
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