CN107968615A - 一种采油井组智能控制节能装置 - Google Patents

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关国强
田云吉
蓝庆仁
彭旭
高磊
白建峰
张朝勇
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
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Abstract

本发明涉及一种采油井组智能控制节能装置，其解决了现有抽油机效率低、不节能的技术问题，其包括总电源断路器、工频交流接触器、变频交流接触器、变频器、防雷器和能量回馈单元，工频交流接触器的输入端与总电源断路器的输出端连接，工频交流接触器的输出端与抽油机驱动电机连接；在抽油机驱动电机与总电源断路器之间串联有变频器和变频交流接触器，变频器的输入端与总电源断路器的输出端连接，变频器的输出端与变频交流接触器，工频交流接触器与变频器、变频交流接触器并联在一起，并且变频交流接触器和变频交流接触器互锁；能量回馈单元的输入端与变频器连接，能量回馈单元的输出端与总电源断路器的输出连接。本发明广泛用于石油化工行业。

Description

一种采油井组智能控制节能装置
技术领域
本发明涉及一种电机控制装置，尤其是涉及一种采油井组智能控制节能装置。
背景技术
石油化工行业是国民经济发展的基础行业，油田生产的主要动力都消耗在电能上，抽油机又是油田生产的耗电大户，落后陈旧的工频全压启动导致抽油机的运行效率特别低，并且我国油田大多为低渗透的低能、低产油田，普遍存在“大马拉小车”的问题，功率因数、机采效率极低。由于低渗透油藏的特点，大部分抽油机效率很低，造成了十分严重的能源浪费。因此需要高功效、高节能的抽油辅助设备，减少电能在抽油机上的浪费，提高抽油机工作效率。
发明内容
本发明为了解决现有抽油机效率低、不节能的技术问题，提供一种效率高、节能的采油井组智能控制节能装置。
本发明提供的采油井组智能控制节能装置，包括总电源断路器、工频交流接触器、变频交流接触器、变频器、防雷器和能量回馈单元，380V三相交流电网与总电源断路器串联，工频交流接触器的输入端与总电源断路器的输出端连接，工频交流接触器的输出端与抽油机驱动电机连接；在抽油机驱动电机与总电源断路器之间串联有变频器和变频交流接触器，变频器的输入端与总电源断路器的输出端连接，变频器的输出端与变频交流接触器，工频交流接触器与变频器、变频交流接触器并联在一起，并且变频交流接触器和变频交流接触器互锁；能量回馈单元的输入端与变频器连接，能量回馈单元的输出端与总电源断路器的输出连接。
优选地，还包括防雷器，防雷器连接于变频器的前端，总电源断路器的后端。
本发明的有益效果是，集成化程度高，高度智能化、专业化，做到系统应用最优化，装置高效、可靠，稳定节电效益最大化。本发明提高了功率因数，减小了井场变压器的容量，将发电能量回收利用，提高了直流母线能量的互馈共享及循环利用效率，还可以根据各油井抽油机的生产工艺状况进行个性控制，使整体系统节能效率提高。采油井低频运行时节能效果显著，达30％以上。
本发明进一步的特征，将在以下具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。
附图说明
图1是智能控制节能装置的示意图；
图2是共直流母线设计的示意图；
图3是自动上下冲程调整的流程图；
图4是间断运行模式的流程图；
图中符号说明：
1.变频器，2.能量回馈单元，3.防雷器，4.抽油机驱动电机，QF表示总电源断路器，KM1表示工频交流接触器，KM2表示变频交流接触器。
具体实施方式
如图1所示，380V三相交流电网与总电源断路器QF串联，在总电源断路器QF后并联有工频交流接触器KM1的三相供电电线上并联有1～20台抽油机驱动电机4。在抽油机驱动电机4与总电源断路器QF之间串联有变频器1和变频交流接触器KM2(变频器1的输入端与总电源断路器QF的输出端连接，变频器1的输出端与变频交流接触器KM2连接)，工频交流接触器KM1与变频器1、变频交流接触器KM2并联在一起，并且变频交流接触器KM2和变频交流接触器KM2互锁。变频器1上串接有能量回馈单元2，多台变频器1和能量回馈单元2并联在一起，能量回馈单元2的输入端与变频器1连接，能量回馈单元2的输出端与总电源断路器QF的输出连接。
防雷器3连接于变频器1的前端，总电源断路器QF的后端。
能量回馈单元2能够将反馈能量回输到电网，避免能源浪费。防雷器3与总电源断路器QF的输出端连接。
变频交流接触器KM2和工频交流接触器KM1的输出通过电缆并联后接入热继电器输入端，热继电器输出端连接抽油机电机。调平衡正向交流接触器和调平衡反向交流接触器输出端并联后连接抽油机调平衡电机。
本装置工作时有工频、变频、间抽三种运行方式。变频交流接触器KM2断开，工频交流接触器KM1闭合时，为工频工作模式。。变频交流接触器KM2闭合，工频交流接触器KM1断开时，为变频工作模式。
采油井组智能控制节能装置能实现动态功率因数补偿,电机功率因数得到提高。提高了功率因数，减小了井场变压器的容量，将倒发电能量回收利用，提高了直流母线能量的互馈共享及循环利用效率，还可以根据各油井的生产工艺状况进行个性控制，使整体系统节能效率提高。
在抽油机运行过程中，若电流超过设定最大值一定时间(超限时间)时，抽油机驱动电机4供电断开，停止运行。
在抽油机逆运行过程中，当出现过载、过流、过压、短路、缺相等故障时，抽油机驱动电机4的电源自动断开，对电机起保护作用。
结合图2，在变频工作模式下，变频器1的直流母线与能量回馈单元2直流母线用电缆连接起来，在抽油机载荷不平衡的情况下,下冲程时所发电能经变频器1的电容储存,供其它抽油机上冲程时使用，实现共直流母线控制功能，实现节能效果最大化。
如图3所示，在变频工作模式下，由变频器控制器根据载荷、角位移以及母线电压设置变频器频率给定值，输出给抽油机驱动电机4。变频器根据母线电压变化，实现快上慢下(抽油机抽油杆下行是能量回馈单元自动检测到母线上的电压)，快上慢下实现泵的有效充满，提高产油效率(通过抽油机抽油杆拉压式载荷或角位移传感器信号的变化)。
如图4所示，在间抽工作模式下，对于极低产井，可采用间断运行模式，节能效果进一步加强。
以上所述仅对本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡是在本发明的权利要求限定范围内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种采油井组智能控制节能装置，其特征在于，包括总电源断路器、工频交流接触器、变频交流接触器、变频器、防雷器和能量回馈单元，380V三相交流电网与总电源断路器串联，工频交流接触器的输入端与总电源断路器的输出端连接，工频交流接触器的输出端与抽油机驱动电机连接；在抽油机驱动电机与总电源断路器之间串联有变频器和变频交流接触器，变频器的输入端与总电源断路器的输出端连接，变频器的输出端与变频交流接触器，工频交流接触器与变频器、变频交流接触器并联在一起，并且变频交流接触器和变频交流接触器互锁；能量回馈单元的输入端与变频器连接，能量回馈单元的输出端与总电源断路器的输出连接。
2.根据权利要求1所述的采油井组智能控制节能装置，其特征在于，还包括防雷器，防雷器连接于变频器的前端，总电源断路器的后端。
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