CN117082829B - 抽油机自动星角转换节能控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及抽油机技术领域，具体为抽油机自动星角转换节能控制装置，包括柜体，所述柜体的两侧开设有散热窗口，且散热窗口内设置有防护机构；所述柜体的上端面固定有漏斗状的集水箱，所述柜体的两侧内部开设有通道；所述柜体的内部设置有固定减震机构，且固定减震机构上设置有控制器；所述柜体的下端面固定有支撑座，所述集水箱内固定有弧形凸起状的导流块；所述柜体内壁开设的通道上端与集水箱连通。本申请通过设计防护机构，能够利用户外雨水收集作为对柜体的水冷散热来源，辅助恶劣天气下柜体的正常散热，保证内部控制器良好的运行环境，且防护机构在雨天时能够自动对散热窗口遮挡，避免雨水进入柜体内部，造成内部控制器损坏。
Description
技术领域
本发明涉及抽油机技术领域，尤其是涉及抽油机自动星角转换节能控制装置。
背景技术
油田采油生产用的抽油机是惯性矩较大的机械设备，工作时都是带载启动，特别是稠油和高凝油结构井，需要大功率启动，为了满足启动的需要，不得不配备额定功率较大的电动机来拖动。另外，抽油机的电动机载荷是带有冲击性的变载荷，为了使拖动抽油的电动机稳定运行并有一定的过载能力，需按抽油机的最大功率来配备电动机。长期以来，油田使用的抽油机电动机，由于大马拉小车，浪费资源太多，大多都处于轻载运行，甚至个别运行段是空载运行。目前油田通常采用的三角形接线法的控制柜的运行方式，采用380V启动运行，采用电机的“三角形”接法是将各相绕组依次首尾相连，并将每个相连的点引出，作为三相电的三个相线。三角形接法时电机相电压等于线电压，线电流等于根号3倍的相电流。大多数抽油机电动机负载低于45％，功率因数低于0.56以下，由于，抽油机电动机长期处于低负载、低功率因数状态下运行机制，从而造成了线路，变压器、电动机的较大功率损耗；
公告号为CN104320040A的中国专利具体公开了一种抽油机三角形启动星形运行节能控制柜，控制柜实现抽油机三角形启动而后星形运行的方式与传统的三角形运行比对；有功节电率为42.36％，无功节电率为74.14％，综合节电率50.26％；
现有技术中部分抽油机通过改星形运行实现节能目的，但这种方式仅适合抽油机运行功率低的油井，否则可能导致电机过载导致烧毁。
为此，提出抽油机自动星角转换节能控制装置。
发明内容
本发明的目的在于提供抽油机自动星角转换节能控制装置，本申请通过设计防护机构，能够利用户外雨水收集作为对柜体的水冷散热来源，辅助恶劣天气下柜体的正常散热，保证内部控制器良好的运行环境，且防护机构在雨天时能够自动对散热窗口遮挡，避免雨水进入柜体内部，造成内部控制器损坏，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：抽油机自动星角转换节能控制装置，包括柜体，所述柜体的两侧开设有散热窗口，且散热窗口内设置有防护机构；
所述柜体的上端面固定有漏斗状的集水箱，所述柜体的两侧内部开设有通道；
所述柜体的内部设置有固定减震机构，且固定减震机构上设置有控制器；
所述柜体的下端面固定有支撑座，所述集水箱内固定有弧形凸起状的导流块；
所述柜体内壁开设的通道上端与集水箱连通，且开口位于导流块与集水箱之间，所述通道的底部与防护机构连通，通过所述集水箱内对雨水收集并通过导流块导流进入通道内实现柜体内壁的水冷散热；
所述柜体的前端面铰接有柜门，两个所述柜门之间设置有自锁设备。
优选地，所述防护机构包括垂直等距离分布在散热窗口内的散热格栅，所述散热格栅内贯穿设置有清理板，且散热格栅与清理板之间活动连接，所述清理板位于柜体内的一侧垂直固定有遮挡板，所述遮挡板与柜体内壁之间固定有滑块，所述柜体内壁开设有滑槽，所述滑块位于滑槽内滑动连接。
优选地，所述滑块的顶部与滑槽之间固定有弹簧一，所述清理板为磁吸金属材质构成，且清理板内部呈中空结构设计，所述遮挡板尺寸大于散热窗口尺寸。
优选地，所述散热格栅为中空结构设计与通道连通，所述柜体内与散热格栅底部对应位置开设有排水孔。
优选地，所述散热格栅内与散热窗口底部对应位置固定有环形结构限位板，所述限位板的上侧活动连接有环形结构的磁铁，所述磁铁与限位板之间固定弹簧。
优选地，所述固定减震机构包括与柜体内部后端滑动连接有承载平台，且承载平台的后端固定有位移块，所述柜体内壁开设有位移槽，所述位移块位于位移槽内滑动连接，所述承载平台上安装有控制器，所述位移块与位移槽之间安装弹簧。
优选地，所述承载平台对称分布有夹持板，且夹持板的下端面固定有导向块，所述承载平台上开设有导向槽，所述导向块位于导向槽内滑动连接，且导向块与导向槽之间固定有弹簧二。
优选地，所述夹持板的前端与柜门对应位置侧面呈倾斜面设计，且柜门的后端面与夹持板对应位置固定有挤压块，所述挤压块与夹持板对应位置也呈倾斜面设计。
抽油机自动星角转换节能控制方法，包括如下步骤：
S1、设计开发控制器，实时监测电机运行功率。首次运行需要人工选择电机额定功率，当监测到电机运行有功功率较大时，控制电机角接运行，当监测到电机运行有功功率较小时，控制电机星接运行；
S2、更换电机电缆为6芯电缆，实现星接和角接的自动切换运行，工频柜内新增星接运行的交流接触器。
S3、控制器CPU采用超级电容供电，实时监测电网状态，当发生电网晃电时，晃电故障消除后自动重启抽油机；
优选地，通过RTU的RS232接口，读取油井运行电参数，以5分钟的平均有功功率计算，当平均有功功率大于电动机额定功率的35%时，控制电动机按照角接运行，当平均有功功率小于电动机额定功率的32%时，控制电动机按照星接运行。首次默认按照角接启动，星接运行，在32—35%之间按照星接运行；运行过程中按照上次运行状态保持不变；控制器可以通过按键和数码管选择电动机的功率，1=18.5KW，2=22KW，3=30KW，4=37KW，5=45KW，6=55KW。出厂默认=3。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本申请通过设计防护机构，能够利用户外雨水收集作为对柜体的水冷散热来源，辅助恶劣天气下柜体的正常散热，保证内部控制器良好的运行环境，且防护机构在雨天时能够自动对散热窗口遮挡，避免雨水进入柜体内部，造成内部控制器损坏；
2.本申请通过设计固定减震机构，不仅能够对控制器进行固定，并且在使用过程中受到外界环境影响能够对柜体受到震动时，对内部控制器进行减震，避免控制器损伤，也能够减少与线缆不良接触对电机造成的影响；
3.本申请通过设计抽油机自动星角转换节能控制方法，能够根据电机功率自动实现星接和角接的自动切换运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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方式，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为本发明的整体结构视图；
图2为本发明的整体结构剖视图；
图3为本发明的防护机构的结构视图；
图4为本发明的防护机构的后视图；
图5为本发明的防护机构的仰视图；
图6为本发明的固定减震机构的俯视图；
图7为本发明的固定减震机构的剖视图；
图8为本发明的散热格栅与的剖面图。
附图标记说明：
1、柜体；2、散热窗口；3、柜门；4、防护机构；41、散热格栅；42、清理板；43、遮挡板；44、滑槽；45、弹簧一；46、滑块；47、排水孔；48、磁铁；49、限位板；5、支撑座；6、控制器；7、固定减震机构；71、承载平台；72、夹持板；73、导向槽；74、挤压块；75、位移块；76、位移槽；77、导向块；78、弹簧二；8、导流块；9、集水箱。
具体实施方式
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
请参阅图1至图8，本发明提供一种技术方案：
抽油机自动星角转换节能控制装置，包括柜体1，所述柜体1的两侧开设有散热窗口2，且散热窗口2内设置有防护机构4；
所述柜体1的上端面固定有漏斗状的集水箱9，所述柜体1的两侧内部开设有通道；
所述柜体1的内部设置有固定减震机构7，且固定减震机构7上设置有控制器6；
所述柜体1的下端面固定有支撑座5，所述集水箱9内固定有弧形凸起状的导流块8；
所述柜体1内壁开设的通道上端与集水箱9连通，且开口位于导流块8与集水箱9之间，所述通道的底部与防护机构4连通，通过所述集水箱9内对雨水收集并通过导流块8导流进入通道内实现柜体1内壁的水冷散热；
所述柜体1的前端面铰接有柜门3，两个所述柜门3之间设置有自锁设备。
通过采用上述技术方案，本申请通过设计防护机构4，能够利用户外雨水收集作为对柜体1的水冷散热来源，辅助恶劣天气下柜体1的正常散热，保证内部控制器6良好的运行环境，且防护机构4在雨天时能够自动对散热窗口2遮挡，避免雨水进入柜体1内部，造成内部控制器6损坏。
具体地，所述防护机构4包括垂直等距离分布在散热窗口2内的散热格栅41，所述散热格栅41内贯穿设置有清理板42，且散热格栅41与清理板42之间活动连接，所述清理板42位于柜体1内的一侧垂直固定有遮挡板43，所述遮挡板43与柜体1内壁之间固定有滑块46，所述柜体1内壁开设有滑槽44，所述滑块46位于滑槽44内滑动连接，所述滑块46的顶部与滑槽44之间固定有弹簧一45，所述清理板42为磁吸金属材质构成，且清理板42内部呈中空结构设计，所述遮挡板43尺寸大于散热窗口2尺寸，所述散热格栅41为中空结构设计与通道连通，所述柜体1内与散热格栅41底部对应位置开设有排水孔47所述散热格栅41内与散热窗口2底部对应位置固定有环形结构限位板49，所述限位板49的上侧活动连接有环形结构的磁铁48，所述磁铁48与限位板49之间固定弹簧。
通过采用上述技术方案，工作时，该装置在户外使用，在雨天降雨时，集水箱9能够对雨水收集，并通过导流块8对收集的雨水进行导向流入通道内，雨水则通过通道进入散热格栅41然后通过下侧排水孔47排出，雨水流经柜体1内壁的通道时，能够实现柜体1内壁的水冷降温，通过热传导对柜体1降温，保持柜体1内的控制器6工作环境温度，并且当雨水流经散热格栅41时，在雨水的高度落差冲击以及雨水质量作用下会向下挤压磁铁48并压缩弹簧，直至限位板49处，当磁铁48向下位移时，会磁吸散热格栅41外侧的清理板42下移，清理板42下移会对散热格栅41外部表面附着物刮擦清理，保持后续散热窗口2的通风，有助于柜体1内的正常散热，然后清理板42下移时与清理板42固定的遮挡板43同步下移，通过滑块46与滑槽44滑动连接拉伸弹簧一45，并通过遮挡板43对散热窗口2进行遮蔽，防止外界雨水通过散热窗口2进入柜体1内，后续雨水排空消失，则通过弹簧复位。
具体地，所述固定减震机构7包括与柜体1内部后端滑动连接有承载平台71，且承载平台71的后端固定有位移块75，所述柜体1内壁开设有位移槽76，所述位移块75位于位移槽76内滑动连接，所述承载平台71上安装有控制器6，所述位移块75与位移槽76之间安装弹簧，所述承载平台71对称分布有夹持板72，且夹持板72的下端面固定有导向块77，所述承载平台71上开设有导向槽73，所述导向块77位于导向槽73内滑动连接，且导向块77与导向槽73之间固定有弹簧二78，所述夹持板72的前端与柜门3对应位置侧面呈倾斜面设计，且柜门3的后端面与夹持板72对应位置固定有挤压块74，所述挤压块74与夹持板72对应位置也呈倾斜面设计。
通过采用上述技术方案，工作时，使用者将控制器6放置在承载平台71上，然后夹持板72对承载平台71上的控制器6初步夹持固定，然后安装螺栓固定，然后使用者关闭柜门3，柜门3后的挤压块74则通过倾斜面对夹持板72前端倾斜面挤压，夹持板72则通过导向块77与导向槽73滑动连接相向位移对控制器6夹持固定，然后柜门3通过自锁设备固定即可，后续当柜体1受到震动时，还能够通过位移块75与位移槽76以及弹簧实现承载平台71的减震，避免控制器6震动损伤。
抽油机自动星角转换节能控制方法，包括如下步骤：
S1、设计开发控制器6，实时监测电机运行功率。首次运行需要人工选择电机额定功率，当监测到电机运行有功功率较大时，控制电机角接运行，当监测到电机运行有功功率较小时，控制电机星接运行；
S2、更换电机电缆为6芯电缆，实现星接和角接的自动切换运行，工频柜内新增星接运行的交流接触器。
S3、控制器6CPU采用超级电容供电，实时监测电网状态，当发生电网晃电时，晃电故障消除后自动重启抽油机；
通过RTU的RS232接口，读取油井运行电参数，以5分钟的平均有功功率计算，当平均有功功率大于电动机额定功率的35%时，控制电动机按照角接运行，当平均有功功率小于电动机额定功率的32%时，控制电动机按照星接运行。首次默认按照角接启动，星接运行，在32—35%之间按照星接运行；运行过程中按照上次运行状态保持不变；控制器6可以通过按键和数码管选择电动机的功率，1=18.5KW，2=22KW，3=30KW，4=37KW，5=45KW，6=55KW。出厂默认=3。
工作原理：工作时，该装置在户外使用，在雨天降雨时，集水箱9能够对雨水收集，并通过导流块8对收集的雨水进行导向流入通道内，雨水则通过通道进入散热格栅41然后通过下侧排水孔47排出，雨水流经柜体1内壁的通道时，能够实现柜体1内壁的水冷降温，通过热传导对柜体1降温，保持柜体1内的控制器6工作环境温度，并且当雨水流经散热格栅41时，在雨水的高度落差冲击以及雨水质量作用下会向下挤压磁铁48并压缩弹簧，直至限位板49处，当磁铁48向下位移时，会磁吸散热格栅41外侧的清理板42下移，清理板42下移会对散热格栅41外部表面附着物刮擦清理，保持后续散热窗口2的通风，有助于柜体1内的正常散热，然后清理板42下移时与清理板42固定的遮挡板43同步下移，通过滑块46与滑槽44滑动连接拉伸弹簧一45，并通过遮挡板43对散热窗口2进行遮蔽，防止外界雨水通过散热窗口2进入柜体1内，后续雨水排空消失，则通过弹簧复位；
工作时，使用者将控制器6放置在承载平台71上，然后夹持板72对承载平台71上的控制器6初步夹持固定，然后安装螺栓固定，然后使用者关闭柜门3，柜门3后的挤压块74则通过倾斜面对夹持板72前端倾斜面挤压，夹持板72则通过导向块77与导向槽73滑动连接相向位移对控制器6夹持固定，然后柜门3通过自锁设备固定即可，后续当柜体1受到震动时，还能够通过位移块75与位移槽76以及弹簧实现承载平台71的减震，避免控制器6震动损伤。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，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范围。
Claims (5)
1.抽油机自动星角转换节能控制装置，包括柜体（1），其特征在于：所述柜体（1）的两侧开设有散热窗口（2），且散热窗口（2）内设置有防护机构（4）；
所述柜体（1）的上端面固定有漏斗状的集水箱（9），所述柜体（1）的两侧内部开设有通道；
所述柜体（1）的内部设置有固定减震机构（7），且固定减震机构（7）上设置有控制器（6）；
所述柜体（1）的下端面固定有支撑座（5），所述集水箱（9）内固定有弧形凸起状的导流块（8）；
所述柜体（1）内壁开设的通道上端与集水箱（9）连通，且开口位于导流块（8）与集水箱（9）之间，所述通道的底部与防护机构（4）连通，通过所述集水箱（9）内对雨水收集并通过导流块（8）导流进入通道内实现柜体（1）内壁的水冷散热；
所述柜体（1）的前端面铰接有柜门（3），两个所述柜门（3）之间设置有自锁设备；
机构（4）包括垂直等距离分布在散热窗口（2）内的散热格栅（41），所述散热格栅（41）内贯穿设置有清理板（42），且散热格栅（41）与清理板（42）之间活动连接，所述清理板（42）位于柜体（1）内的一侧垂直固定有遮挡板（43），所述遮挡板（43）与柜体（1）内壁之间固定有滑块（46），所述柜体（1）内壁开设有滑槽（44），所述滑块（46）位于滑槽（44）内滑动连接；
所述滑块（46）的顶部与滑槽（44）之间固定有弹簧一（45），所述清理板（42）为磁吸金属材质构成，且清理板（42）内部呈中空结构设计，所述遮挡板（43）尺寸大于散热窗口（2）尺寸；
所述散热格栅（41）为中空结构设计与通道连通，所述柜体（1）内与散热格栅（41）底部对应位置开设有排水孔（47）；
所述散热格栅（41）内与散热窗口（2）底部对应位置固定有环形结构限位板（49），所述限位板（49）的上侧活动连接有环形结构的磁铁（48），所述磁铁（48）与限位板（49）之间固定弹簧；
所述抽油机自动星角转换节能控制装置执行以下控制方法：
包括如下步骤：
S1、设计开发控制器，实时监测电机运行功率，首次运行需要人工选择电机额定功率，当监测到电机运行有功功率较大时，控制电机角接运行，当监测到电机运行有功功率较小时，控制电机星接运行；
S2、更换电机电缆为6芯电缆，实现星接和角接的自动切换运行，工频柜内新增星接运行的交流接触器；
S3、控制器CPU采用超级电容供电，实时监测电网状态，当发生电网晃电时，晃电故障消除后自动重启抽油机。
2.根据权利要求1所述的抽油机自动星角转换节能控制装置，其特征在于：所述固定减震机构（7）包括与柜体（1）内部后端滑动连接有承载平台（71），且承载平台（71）的后端固定有位移块（75），所述柜体（1）内壁开设有位移槽（76），所述位移块（75）位于位移槽（76）内滑动连接，所述承载平台（71）上安装有控制器（6），所述位移块（75）与位移槽（76）之间安装弹簧。
3.根据权利要求2所述的抽油机自动星角转换节能控制装置，其特征在于：所述承载平台（71）上堆成分布有夹持板（72），且夹持板（72）的下端面固定有导向块（77），所述承载平台（71）上开设有导向槽（73），所述导向块（77）位于导向槽（73）内滑动连接，且导向块（77）与导向槽（73）之间固定有弹簧二（78）。
4.根据权利要求3所述的抽油机自动星角转换节能控制装置，其特征在于：所述夹持板（72）的前端与柜门（3）对应位置侧面呈倾斜面设计，且柜门（3）的后端面与夹持板（72）对应位置固定有挤压块（74），所述挤压块（74）与夹持板（72）对应位置也呈倾斜面设计。
5.根据权利要求1所述的抽油机自动星角转换节能控制装置，其特征在于：通过RTU的RS232接口，读取油井运行电参数，以5分钟的平均有功功率计算，当平均有功功率大于电动机额定功率的35%时，控制电动机按照角接运行，当平均有功功率小于电动机额定功率的32%时，控制电动机按照星接运行，首次默认按照角接启动，星接运行，在32—35%之间按照星接运行；运行过程中按照上次运行状态保持不变；控制器可以通过按键和数码管选择电动机的功率，1=18.5KW，2=22KW，3=30KW，4=37KW，5=45KW，6=55KW，出厂默认=3。
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