CN1098479A

CN1098479A - 一种数控风力抽油机

Info

Publication number: CN1098479A
Application number: CN 93109213
Authority: CN
Inventors: 石行
Original assignee: Xicheng Xinkai General Testing Factory Beijing City
Current assignee: Xicheng Xinkai General Testing Factory Beijing City
Priority date: 1993-08-05
Filing date: 1993-08-05
Publication date: 1995-02-08

Abstract

一种数控风力抽油机，它有塔架、抽油活塞、全速稀土数控电机等，其特征在于：在塔架顶端置有稀土永磁发电机和风力转子，有整流器件、蓄电池，在近旁有标准工业控制介面和可与其它测控设备共有的中央控制计算机相连，在标准工业控制介面中插有与双向可逆变频电源相连并对其进行控制的控制适配模块。采用在塔架上加装由发电机，风力转子组成的能量获取转换机构的方法，把油田地区的风力资源加以利用，可以降低采油能耗。

Description

一种数控风力抽油机，它属于石油生产设备，用于各种油田的石油开采中，特别适用于电力不足的边远沙漠地区油田的采油。

在石油开发中，老油田的大多数采油井都已成了不能自喷而要靠抽油机抽取的抽油井。使用抽油机抽油，要消耗大量的电能。特别是对于一些含水量高的油井，其电能消耗量就更大。对于如象沙漠，浅海等油田的油井，由于没有电网覆盖，要使用自备电站供电抽油，使得开采成本更高。但是，在这些地区（如沙漠、海滨）有大量的风力资源可以利用。

本发明的目的是发明一种数控风力抽油机，它可以利用风力资源进行抽油，减少采油成本。

本发明的结构如附图1所示，它有塔架1、抽油活塞2、拉杆3、链条4、配重5、链轮6、全速稀土数控电机7、双向可逆变频电源8，其特征在于：在塔架顶端置有稀土永磁发电机9和风力转子10，在稀土永磁发电机9与风力转子10之间有增速器11，有整流器件12，蓄电池13，整流器12的输入端与稀土永磁发电机9的输出端相连，其输出端与蓄电池13相连，蓄电池同时还与双向可逆变频电源8相连，在近旁有标准工业控制介面15，标准工业控制介面15通过标准串行通讯接口与可和其它测控设备共有的中央控制计算机14相连，在标准工业控制介面15中插有与双向可逆变频电源8相连并对其进行控制的控制适配模块16。

附图1为本发明的结构示意图。

附图2为本发明与电网相连的一个实施例的结构示意图。

在本发明中，由稀土永磁发电机9，增速器11，风力转子10构成了能量获取转换部分。由于风力是不恒定的，本发明使用整流器件12整流的方法来对蓄电池13充电。它对发电机输出的频率无要求，因此可以取消掉复杂的机械恒速系统。只用使用一个简单的增速器11使稀土永磁发电机工作在较高转速范围，这样可以减少发电机9的尺寸。在本发明中，抽油活塞2、拉杆3、链条4、配重5、链轮6、全速稀土电机7和双向可逆变频电源8构成了采油部分。它由蓄电池13供电。采用中央控制计算机14、标准工业控制介面15加适配模块16的机电一体化控制模式。它的采油活塞最佳运动曲线由中央控制计算机14存贮。采用定时扫描的方法不断改变控制双向可逆变频电源8的信号值，从而控制抽油活塞的运动速度，以达到最佳的抽油效率。在中央控制计算机14需要改变抽油活塞2的运动速度时，中央控制计算机14通过标准串行通讯接口发出选通与双向可逆变频电源8相连并对其进行控制的控制适配模块16的地址选通信号。标准工业控制介面15在收到地址选通信号后选通相应的控制适配模块16。控制适配模块16被选通后，中央控制计算机14发出抽油活塞2运动速度的改变值，由控制适配模块16锁存并D/A变换后控制改变双向可逆变频电源8的输出频率，从而改变了抽油活塞2的运动速度。在抽油活塞2下降行程中，中央控制计算机14可以用同样的方法控制双向可逆变频电源8处于整流状态，把抽油活塞2等的势能通过数控全速电机7发电后向蓄电池13充电而回收。达到节能的目的。

本发明采用在塔架上加装由发电机，风力转子组成的能量获取转换机构的方法，把油田地区的风力资源加以利用，可以降低采油能耗。由于普通采油机也需要有较高的塔架，因此把发电机，风力转子等放置于上可以减少单独安装风力转子的费用，并可以少占地。本发明使用中央控制计算机，标准工业控制介面加适配模块这种机电一体化模式对抽油活塞的运动进行控制，可以使抽油活塞按最佳运动曲线运动，有最佳抽油效率。

本发明可以在无电网供电的油田中使用，为克服风力变化的影响，蓄电池13的容量变大一些，本发明如果在有电网供电的油田中使用时，也可以采用在蓄电池13端接有另一个双向可逆变频电源17，双向可逆变频电源17的交流端与电网相连。在标准工业控制介面15中插有与双向可逆变频电源17相连并对其进行控制的控制适配模块18。在电池13的输入端接有电压测量元件19，电流测量元件20。在标准工业介面15中插有与电压测量元件19，电流测量元件20相连的测量适配模块21和22。通过增加与电网相连接，当风速小，其风力发电量不足以供抽油电机时，由连网补充供电而当风速大，风力发电量大于抽油电机的需要时，反送到电网中，使用电网进行缓冲。

在加装有与电网相连有双向可逆变频电源17和测量模块的本发明中，中央控制计算机14也可采用同样的控制方法。使用定时扫描的方法，不断测量蓄电池13的端电压和流入（流出）蓄电池13的电流。测量的方法也是中央控制计算机14通过标准串行通讯接口发出选通与电压测量元件19相连的测量适配模块21或是与电流测量元件20相连的测量适配模块22的地址选通信号。标准工业控制介面15选通相应的测量适配模块21或22。选通后，测量适配模块21或22把相应的由电压测量元件19测得的蓄电池13端电压值经A/D变换后反送回中央控制计算机15或是把相应的由电流测量元件20测得的进出蓄电池13的电流值经A/D变换后反送回中央控制计算机15。由中央控制计算机15把测量值与标准控制模型进行比较，以确定双向数控逆变电源17是处于整流状态向蓄电池充电还是处于逆变状态向电网供电。

本发明中抽油机部分，可以采用专利号为CN 92200003专利，稀土永磁发电机9可以选用专利号为CN 91203427的专利。

在本发明中，标准工业控制介面15可以选用美国ME公司（MECHATRONICEQUIPMENT INC.）的I/O 32，或是美国OPTO 22公司的PB16AH。中央控制计算机14可以选用美国OPTO 22公司的LC4控制器，也可以选用美国ME公司的PCS-1工业过程控制工作站，还可以选用普通PC计算机。可有的适配模块21和22可以采用OPTO 22公司的AD3或类似的A/D转换模块。适配模块16和可有的18可选用OPTO 22公司的DF3或类似的D/F转换模块。

Claims

1、一种数控风力抽油机，它有塔架(1)、抽油活塞(2)、拉杆(3)、链条(4)、配重(5)、链轮(6)、全速稀土数控电机(7)、双向可逆变频电源(8)，其特征在于：在塔架顶端置有稀土永磁发电机(9)和风力转子(10)，在稀土永磁发电机(9)与风力转子(10)之间有增速器(11)，有整流器件(12)，蓄电池(13)，整流器(12)的输入端与稀土永磁发电机(9)的输出端相连，其输出端与蓄电池(13)相连，蓄电池同时还与双向可逆变频电源(8)相连，在近旁有标准工业控制介面(15)，标准工业控制介面(15)通过标准串行通讯接口与可和其它测控设备共有的中央控制计算机(14)相连，在标准工业控制介面(15)中插有与双向可逆变频电源(8)相连并对其进行控制的控制适配模块(16)。

2、如权利要求1所述的数控风力抽油机，其特征在于：在蓄电池（13）端接有另一个双向可逆变频电源（17），双向可逆变频电源（17）的交流端与电网相连，在标准工业控制介面（15）中插有与双向可逆变频电源（17）相连并对其进行控制的控制适配模块（18），在电池（13）的输入端接有电压测量元件（19），电流测量元件（20），在标准工业介面（15）中插有与电压测量元件（19），电流测量元件（20）相连的测量适配模块（21）和（22）。