CN108879908A - 一种回收抽油机倒发电能量的能量回收利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种回收抽油机倒发电能量的能量回收利用系统，所述能量回收利用系统用于回收抽油机倒发电能量以及阻止抽油机倒发电能量回馈至电网；所述能量回收利用系统包括：隔离模块、功率检测模块、可控整流模块和蓄电模块；所述隔离模块的一端与油田配电网的降压变压器连接，另一端与所述功率检测模块连接的第一端连接，所述功率检测模块的第二端与抽油机的电机连接，所述功率检测模块的第三端与所述可控整流模块的一端连接；所述可控整流模块的另一端与所述蓄电模块的第一端连接。本发明提供的能量回收利用系统不仅可以减少能量浪费，还可以缓解抽油机电机倒发电对电网造成的不利影响。

Description

一种回收抽油机倒发电能量的能量回收利用系统
技术领域
本发明涉及油田节能技术领域，具体涉及一种回收抽油机倒发电能量的能量回收利用系统。
背景技术
游梁式抽油机性能稳定、运行可靠、维修方便，一直是采油系统使用的主要设备，在我国其使用率在80％以上。其固定的结构特征，决定了它平衡效果差、曲柄净扭矩脉动大、存在负扭矩等问题，而所用电机的输出功率是稳定的，两者不相匹配的工作特性造成了抽油周期中“倒发电”现象的存在。“倒发电”是有危害的，如不加以控制或回收利用，不仅会造成能量的损失，还会影响电网侧的功率因数。
目前，解决“倒发电”的手段主要是使用调速电机、变频调速器等改变电机转速以减轻“倒发电”的程度，但并不能彻底消除“倒发电”现象。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种回收抽油机倒发电能量的能量回收利用系统，本发明提供的能量回收利用系统不仅可以减少能量浪费，还可以缓解抽油机电机倒发电对电网造成的不利影响。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种回收抽油机倒发电能量的能量回收利用系统，所述能量回收利用系统用于回收抽油机倒发电能量以及阻止抽油机倒发电能量回馈至电网；
所述能量回收利用系统包括：隔离模块、功率检测模块、可控整流模块和蓄电模块；
所述隔离模块的一端与油田配电网的降压变压器连接，另一端与所述功率检测模块连接的第一端连接，所述功率检测模块的第二端与抽油机的电机连接，所述功率检测模块的第三端与所述可控整流模块的一端连接；所述可控整流模块的另一端与所述蓄电模块的第一端连接；
其中，所述隔离模块具备功率单向导通功能，用于防止抽油机电机功率回馈至油田配电网；
所述功率检测模块用于实时检测油田配电网和抽油机电机之间的功率流向，并用于在监测到抽油机电机功率流向油田配电网时向所述可控整流模块发送第一触发信号，以及在监测到油田配电网功率流向抽油机电机时向所述可控整流模块发送第二触发信号，其中，所述第一触发信号用于告知所述可控整流模块抽油机电机处于倒发电状态；所述第二触发信号用于告知所述可控整流模块抽油机电机未处于倒发电状态；
所述可控整流模块用于在接收到所述功率检测模块发送的第一触发信号后导通抽油机电机与所述蓄电模块之间的充电线路，使得抽油机电机的倒发电能量由所述蓄电模块吸收，以及在接收到所述功率检测模块发送的第二触发信号后关闭抽油机电机与所述蓄电模块之间的充电线路；
所述蓄电模块用于回收抽油机电机的倒发电能量。
进一步地，所述功率检测模块还用于实时记录油田配电网流向抽油机电机的电机消耗功率值以及抽油机电机流向油田配电网的倒发电功率值。
进一步地，所述能量回收利用系统还包括：井场用电模块，所述井场用电模块与蓄电模块的第二端连接，用于消纳所述蓄电模块的能量。
进一步地，所述井场用电模块包括井场监控系统、井场报警系统和应急照明系统中的一种或多种。
进一步地，所述蓄电模块为可拆卸的蓄电模块。
进一步地，所述能量回收利用系统还包括：外部发电模块，所述外部发电模块与所述蓄电模块的第三端连接，用于为所述蓄电模块充电。
进一步地，所述外部发电模块为光伏发电系统、燃气发电系统、燃料电池和风力发电系统中的一种或多种。
进一步地，所述能量回收利用系统还包括：可控整流器；所述可控整流器与所述蓄电模块的第四端连接，所述蓄电模块用于在油田配电网故障、油井处于孤网运行状态时，通过所述可控整流器为油井供电。
进一步地，所述能量回收利用系统用于一口或多口抽油机井的能量回收利用。
由上述技术方案可知，本发明提供的能量回收利用系统，通过设置功率检测模块、可控整流模块和蓄电模块回收利用抽油机电机的倒发电能量，通过设置隔离模块，阻止抽油机电机倒发电能量回馈至电网。可见，本发明提供的能量回收利用系统不仅可以回收抽油机电机的倒发电能量，减少能量浪费，还可以缓解抽油机电机倒发电对电网造成的不利影响。此外，在本发明的其他实施例中，当油田配电网故障、油井处于孤网运行时所述能量回收利用系统还可以用于为油井供电，因此具有较好的节能效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的回收抽油机倒发电能量的能量回收利用系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种回收抽油机倒发电能量的能量回收利用系统，本发明提供的能量回收利用系统不仅可以回收抽油机电机的倒发电能量，减少能量浪费，还可以缓解抽油机电机倒发电对电网造成的不利影响。此外，当油田配电网故障、油井处于孤网运行时本发明提供的能量回收利用系统还可以用于为油井供电，因此具有较好的节能效果。需要说明的是，本发明下述实施例中的“相连”或“连接”等词语，包括直接相连和间接相连两种情况。
本发明一实施例提供了一种回收抽油机倒发电能量的能量回收利用系统，所述能量回收利用系统用于回收抽油机倒发电能量以及阻止抽油机倒发电能量回馈至电网。
参见图1，所述能量回收利用系统包括：隔离模块3、功率检测模块4、可控整流模块7和蓄电模块8；
所述隔离模块3的一端与油田配电网1的降压变压器2连接，另一端与所述功率检测模块4连接的第一端连接，所述功率检测模块4的第二端与抽油机6的电机5连接，所述功率检测模块4的第三端与所述可控整流模块7的一端连接；所述可控整流模块7的另一端与所述蓄电模块8的第一端连接；
其中，所述隔离模块3具备功率单向导通功能，用于防止抽油机电机功率回馈至油田配电网；
所述功率检测模块4用于实时检测油田配电网1和电机5之间的功率流向，并用于在监测到电机5的功率流向油田配电网1时向所述可控整流模块7发送第一触发信号，以及在监测到油田配电网1的功率流向电机5时向所述可控整流模块7发送第二触发信号，其中，所述第一触发信号用于告知所述可控整流模块7电机5处于倒发电状态；所述第二触发信号用于告知所述可控整流模块7电机5未处于倒发电状态；
所述可控整流模块7用于在接收到所述功率检测模块4发送的第一触发信号后导通电机5与所述蓄电模块8之间的充电线路，使得电机5的倒发电能量由所述蓄电模块8吸收，以及在接收到所述功率检测模块4发送的第二触发信号后关闭电机5与所述蓄电模块8之间的充电线路；
所述蓄电模块8用于回收电机5的倒发电能量。
参见图1，可以理解的是，抽油机井在正常运转过程中，当抽油机6的电机5处于非“倒发电”状态时，其输入功率是由油田配电网1经降压变压器2流向电机5的，此时消耗能量由油田配电网1提供，当抽油机的电机5处于“倒发电”状态时，电机5对外发出功率，其流向是由电机5流向降压变压器2的。一方面，本发明为了解决电机5“倒发电”能量流向降压变压器2(也即流向油田配电网1)会对油田配电网造成危害这一技术问题，本发明实施例在降压变压器2和电机5之间设置了隔离模块3，由于隔离模块3只允许电功率由油井配电网1经降压变压器2流向电机5，不允许功率逆向流动，故隔离模块3可以起到防止电机5的“倒发电”功率回馈至油田配电网1的作用。另一方面，本发明为了解决电机5“倒发电”能量浪费的技术问题，在本发明实施例提供的能量回收利用系统中还设置了功率检测模块4、可控整流模块7和蓄电模块8，用于回收电机5的“倒发电”能量。其中，功率检测模块4用于实时监测电机5输入端功率的流向，并依据功率流向判断电机5是否处于“倒发电”的状态，当监测到功率由电机5向降压变压器2方向流动时即判断电机5处于“倒发电”状态，并将该判断信号发送给可控整流模块7，可控整流模块7导通充电线路，“倒发电”能量由蓄电模块8吸收，否则关闭充电线路，使得油田配电网1不会对蓄电模块8进行充电。进一步地，功率检测模块4同时还实时记录双向流动的功率值，即实时记录油田配电网1流向电机5的电机消耗功率值以及电机5流向油田配电网1的倒发电功率值，用于计算电机5消耗的能量及“倒发电”的能量。其中，蓄电模块8用于存储回收“倒发电”能量。这里，蓄电模块8存储的能量可直接供井场用电模块10使用，也可拆卸后运输到其他地区使用。这里，所述井场用电模块10包括井场监控系统、井场报警系统和应急照明系统中的一种或多种，本发明对此不作限定。
此外，蓄电模块8还可以接收外部发电模块9提供的能量，其中外部发电模块9可以为光伏发电系统、燃气发电系统、燃料电池、风力发电系统中的一种或多种。当然，所述外部发电模块9还可以为其他新能源发电系统，本发明对此不作限定。
可见，本发明实施例通过回收电机5“倒发电”能量可减少对电网的影响，同时回收的能量可供油田生产辅助用电，同时该能量回收利用系统还可接入光伏等新能源发电系统，具有节能效果，符合油田节能减排的需要。
此外，在油田配电网故障、油井处于孤网运行状态时本发明实施例提供的能量回收利用系统还可为油井供电，其使用形式不做限定。例如，所述蓄电模块8用于在油田配电网故障、油井处于孤网运行状态时，通过可控整流器为油井供电。
可以理解的是，本发明提供的能量回收利用系统并非只针对一台电机、一口抽油机井，可以针对多台电机、多口抽油机井共同使用。本发明对此不作限定。
由上面记载的方案可知，本发明实施例提供的能量回收利用系统，通过设置功率检测模块、可控整流模块和蓄电模块回收利用抽油机电机的倒发电能量，通过设置隔离模块，阻止抽油机电机倒发电能量回馈至电网。可见，本发明提供的能量回收利用系统不仅可以回收抽油机电机的倒发电能量，减少能量浪费，还可以缓解抽油机电机倒发电对电网造成的不利影响。此外，在本发明的其他实施例中，当油田配电网故障、油井处于孤网运行时所述能量回收利用系统还可以用于为油井供电，因此具有较好的节能效果。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种回收抽油机倒发电能量的能量回收利用系统，其特征在于，所述能量回收利用系统用于回收抽油机倒发电能量以及阻止抽油机倒发电能量回馈至电网；
所述能量回收利用系统包括：隔离模块、功率检测模块、可控整流模块和蓄电模块；
所述隔离模块的一端与油田配电网的降压变压器连接，另一端与所述功率检测模块连接的第一端连接，所述功率检测模块的第二端与抽油机的电机连接，所述功率检测模块的第三端与所述可控整流模块的一端连接；所述可控整流模块的另一端与所述蓄电模块的第一端连接；
其中，所述隔离模块具备功率单向导通功能，用于防止抽油机电机功率回馈至油田配电网；
所述功率检测模块用于实时检测油田配电网和抽油机电机之间的功率流向，并用于在监测到抽油机电机功率流向油田配电网时向所述可控整流模块发送第一触发信号，以及在监测到油田配电网功率流向抽油机电机时向所述可控整流模块发送第二触发信号，其中，所述第一触发信号用于告知所述可控整流模块抽油机电机处于倒发电状态；所述第二触发信号用于告知所述可控整流模块抽油机电机未处于倒发电状态；
所述可控整流模块用于在接收到所述功率检测模块发送的第一触发信号后导通抽油机电机与所述蓄电模块之间的充电线路，使得抽油机电机的倒发电能量由所述蓄电模块吸收，以及在接收到所述功率检测模块发送的第二触发信号后关闭抽油机电机与所述蓄电模块之间的充电线路；
所述蓄电模块用于回收抽油机电机的倒发电能量。
2.根据权利要求1所述的能量回收利用系统，其特征在于，所述功率检测模块还用于实时记录油田配电网流向抽油机电机的电机消耗功率值以及抽油机电机流向油田配电网的倒发电功率值。
3.根据权利要求1所述的能量回收利用系统，其特征在于，还包括：井场用电模块，所述井场用电模块与蓄电模块的第二端连接，用于消纳所述蓄电模块的能量。
4.根据权利要求3所述的能量回收利用系统，其特征在于，所述井场用电模块包括井场监控系统、井场报警系统和应急照明系统中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的能量回收利用系统，其特征在于，所述蓄电模块为可拆卸的蓄电模块。
6.根据权利要求1～5任一项所述的能量回收利用系统，其特征在于，还包括：外部发电模块，所述外部发电模块与所述蓄电模块的第三端连接，用于为所述蓄电模块充电。
7.根据权利要求6所述的能量回收利用系统，其特征在于，所述外部发电模块为光伏发电系统、燃气发电系统、燃料电池和风力发电系统中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的能量回收利用系统，其特征在于，还包括：可控整流器；所述可控整流器与所述蓄电模块的第四端连接，所述蓄电模块用于在油田配电网故障、油井处于孤网运行状态时，通过所述可控整流器为油井供电。
9.根据权利要求1所述的能量回收利用系统，其特征在于，所述能量回收利用系统用于一口或多口抽油机井的能量回收利用。
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