CN1554870A - 潜油螺杆泵的动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种潜油螺杆泵的动力系统。它由同步永磁电动机(5)、位置传感器(6)、信号传输线(7)、电缆(2)和控制器(1)组成，控制器(1)由指令发生器(1－1)、机械控制部(1－2)、电力控制部(1－3)和电流传感器(1－4)组成，位置传感器(6)装设在同步永磁电动机(5)上用于拾取同步永磁电动机(5)的转子的位置信号W或位置差分信号R，指令发生器(1－1)给机械控制部(1－2)发出指令信号Z，机械控制部(1－2)根据指令信号Z和位置传感器(6)反馈来的位置信号W或位置差分信号R发出转矩指令信号Y，电力控制部(3)输出三相电流I给同步永磁电动机(5)。本发明的电动机控制器能根据实际的油井情况实时调节电动机的转速和输出功率，所以能节省电能，降低采油成本。

Description

潜油螺杆泵的动力系统
技术领域：本发明涉及一种油田中采油机的动力系统，具体涉及潜油螺杆泵的动力系统。
背景技术：申请号为95226876的专利公开一种电动潜油螺杆泵，它的技术方案是把潜油调速电动机安装在井下，通过电缆把电能引入井下的潜油调速电动机，潜油调速电动机直接驱动螺杆泵转子。它的优点是节省了传动机构，因此节能，还减少了设备开支。但它还存在的缺点是调速是人为进行设定速度，而人为设定的电动机转速不一定最符合井底情况，而且靠人来时时监控电动机对人力资源也是个浪费。
发明内容：为了克服现有的潜油螺杆泵的电动机不能自动调速的缺陷，提供一种潜油螺杆泵的动力系统，它能自动调节电动机的转速，以适应井底油液粘度的变化，以及调整螺杆泵的排量。本发明通过下述方案实现：一种潜油螺杆泵的动力系统，它由同步永磁电动机5、位置传感器6、信号传输线7、电缆2和控制器1组成，控制器1由指令发生器1-1、机械控制部1-2、电力控制部1-3和电流传感器1-4组成，位置传感器6装设在同步永磁电动机5上用于拾取同步永磁电动机5的转子的位置信号W或位置差分信号R，指令发生器1-1给机械控制部1-2发出指令信号Z，机械控制部1-2根据指令信号Z和位置传感器6反馈来的位置信号W或位置差分信号R发出转矩指令信号Y，电力控制部3根据转矩指令信号Y、位置信号W或位置差分信号R以及电流传感器1-4反馈回来的电流信号X输出三相电流I给同步永磁电动机5，三相电流I通过电缆2输出到同步永磁电动机5。本发明能通过指令发生器1-1改变指令信号Z发出的频率，来完成对永磁电动机的无级调速，机械控制部采用PID运算方式求得转矩指令信号的数值，使同步永磁电动机5的输出功率和转速能根据井中实际情况自行调节。以适应油液粘度的变化，调整螺杆泵的排量。由于本发明的电动机控制器能根据实际的油井情况实时调节电动机的转速和输出功率，所以能节省电能，降低采油成本。本发明具有设计合理、工作可靠和具有较大推广价值的优点。
附图说明：图1是本发明的结构示意图，图2是本发明实施方式一中信号和电流的流程示意图，图3是实施方式二的结构示意图，图4是实施方式三的结构示意图，图5是实施方式四的结构示意图。
具体实施方式一：下面结合图1和图2具体说明本实施方式。它由同步永磁电动机5、位置传感器6、信号传输线7、电缆2和控制器1组成，控制器1由指令发生器1-1、机械控制部1-2、电力控制部1-3和电流传感器1-4组成，位置传感器6装设在同步永磁电动机5上用于拾取同步永磁电动机5的转子的位置信号W或位置差分信号R，指令发生器1-1给机械控制部1-2发出指令信号Z，机械控制部1-2根据指令信号Z和位置传感器6反馈来的位置信号W或位置差分信号R发出转矩指令信号Y，电力控制部3根据转矩指令信号Y、位置信号W或位置差分信号R以及电流传感器1-4反馈回来的电流信号X输出三相电流I给同步永磁电动机5，三相电流I通过电缆2输出到同步永磁电动机5。在使用时，同步永磁电动机5与螺杆泵的转子3相连接，以传递动力。
具体实施方式二：下面结合图3具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是，电力控制部1-3由电力控制器1-3-1和PWM控制器1-3-2组成，所述位置传感器6是码盘6-1，电力控制器1-3-1根据机械控制部1-2发出的转矩指令信号Y、码盘6-1发出的位置信号W或位置差分信号R和电流传感器反馈回来的电流信号X发出电压指令信号Q给PWM控制器1-3-2，PWM控制器1-3-2为同步永磁电动机5提供三相电流。由于电力控制器1-3-1采用了基于PI控制的矢量控制算法，所以同步永磁电动机5的输出传矩能完全与机械控制部1-2发出的转矩指令信号Y相对应，使抽油机的抽油速度能够得到符合井下实际情况的控制。
具体实施方式三：下面结合图4具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是，指令发生器1-1为速度指令发生器1-1-1，机械控制部1-2为速度控制器1-2-1，速度控制器1-2-1中采用PI控制算法。其它组成和连接关系与
实施方式一相同。
具体实施方式四：下面结合图5具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是，指令发生器1-1为位置指令发生器1-1-2，机械控制部1-2由位置控制器1-2-2和速度控制器1-2-3组成。位置控制器1-2-2接收位置指令发生器1-1-2发出的指令信号Z和位置传感器6反馈来的位置信号W或位置差分信号R给速度控制器1-2-3发出控制信号C。其它组成和连接关系与实施方式一相同。本实施方式不仅使电动机的转速控制得符合要求，而且位置控制得也较精确。位置控制器1-2-2中采用比例控制算法，速度控制器1-2-3中采用PI控制算法，电力控制部1-3采用基于PI控制的矢量控制算法。

Claims (4)

1、一种潜油螺杆泵的动力系统，其特征是它由同步永磁电动机(5)、位置传感器(6)、信号传输线(7)、电缆(2)和控制器(1)组成，控制器(1)由指令发生器(1-1)、机械控制部(1-2)、电力控制部(1-3)和电流传感器(1-4)组成，位置传感器(6)装设在同步永磁电动机(5)上用于拾取同步永磁电动机(5)的转子的位置信号W或位置差分信号R，指令发生器(1-1)给机械控制部(1-2)发出指令信号Z，机械控制部(1-2)根据指令信号Z和位置传感器(6)反馈来的位置信号W或位置差分信号R发出转矩指令信号Y，电力控制部(3)根据转矩指令信号Y、位置信号W或位置差分信号R以及电流传感器(1-4)反馈回来的电流信号X输出三相电流I给同步永磁电动机(5)，三相电流I通过电缆(2)输出到同步永磁电动机(5)。
2、根据权利要求1所述的潜油螺杆泵的动力系统，其特征是电力控制部(1-3)由电力控制器(1-3-1)和PWM控制器(1-3-2)组成，所述位置传感器(6)是码盘(6-1)，电力控制器(1-3-1)根据机械控制部(1-2)发出的转矩指令信号Y、码盘(6-1)发出的位置信号W或位置差分信号R和电流传感器反馈回来的电流信号X发出电压指令信号Q给PWM控制器(1-3-2)，PWM控制器(1-3-2)为同步永磁电动机(5)提供三相电流。
3、根据权利要求1所述的潜油螺杆泵的动力系统，其特征是指令发生器(1-1)为速度指令发生器(1-1-1)，机械控制部(1-2)为速度控制器(1-2-1)，速度控制器(1-2-1)中采用PI控制算法。
4、根据权利要求1所述的潜油螺杆泵的动力系统，其特征是指令发生器(1-1)为位置指令发生器(1-1-2)，机械控制部(1-2)由位置控制器(1-2-2)和速度控制器(1-2-3)组成，位置控制器(1-2-2)接收位置指令发生器(1-1-2)发出的指令信号Z和位置传感器(6)反馈来的位置信号W或位置差分信号R给速度控制器(1-2-3)发出控制信号C。
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