CN201414107Y - 抽油机专用变频器 - Google Patents

Abstract

一种抽油机专用变频器，其特征在于所述变频器包括一变频器主电路，所述变频器主电路外围配置设置驱动电路和控制电路，控制电路连接设置一报警检测电路和一保护电路；所述变频器主电路包括整流器、滤波器器和逆变器，所述变频器主电路与抽油机的电动机连接设置。该抽油机专用变频器可适用于普通三相异步电动机、永磁同步电机或调速电机，方便的实现抽油机冲程的无级调节；并具有过载、过电流、过电压、散热器过热、瞬时失速多种保护功能，及时保护电机和防止设备在故障状态下运行。实现了抽油机高冲程，低冲次的发展方向。

Description

抽油机专用变频器

技术领域

本实用新型属于油田开采用抽油机辅助装置，具体的涉及一种用于变频调节抽油机电动机，实现有效运作的抽油机专用变频器。

背景技术

我国油田多为低渗透的低能、低产油田，以水换油、以电换油是我国油田面临的现状，电费在我国的石油开采成本中占了很大比例。我国大部分抽油机所用的交流电机还都是以工频运行，这样不仅浪费了电能，而且原油产量比较低。

目前我国油田上用的大部分是游梁式抽油机，抽油机系统包括电机、抽油机、抽油杆、油管、深井泵等。电机是三相交流电机，始终以工频运行，抽油机为偏心连杆机构，将电机的旋转运动转化为抽油杆的垂直直线运动，抽油杆带动深井泵，在下行时，靠油层压力向泵内渗油，上行时将油提升，如此往复运动，使石油在一定的压力下被抽到地面以上，送往储油管。电机只能处于工频运行状态，此时抽油机的冲程，冲次调节极其复杂，并且无法实现无极调节，不能根据井况负荷的变化进行实时调整，使用极不方便，并且浪费电能，不利于走能源可持续化发展的道路。

在油井开采前期，由于储油量大，供液较足，为了提高功效可以采用工频运行；但在中后期，由于石油储量减少，易造成供液不足，电动机若仍工频运行，势必造成不必要的电能损耗。由于油田抽油机本身固有的特性，为克服大的起动转矩，采用的电动机远远大于实际所需功率，工作时电动机利用率一般为20％～30％，电动机常处于轻载状态，造成资源浪费。抽油机运动为反复上下提升，一个冲程提升一次，其动力来自电动机带动的两个重量相当大的钢质滑块，当滑块提升时，类似杠杆作用，将采油机杆送入井中；滑块下降时，采油杆提出带油至井口，由于电动机转速一定，滑块下降过程中，负荷减轻，电动机拖动产生的能量无法被负载吸收，势必会寻找能量消耗的渠道，导致电动机进入再生发电状态，将多余能量反馈到电网，势必会对整个电网产生冲击，导致电网供电质量下降，功率因数降低的危险；频繁的高压冲击会损坏电动机，造成生产效率降低、维护量加大，极不利于抽油设备的节能降耗，给企业造成较大经济损失。

实用新型内容

本实用新型提供了一种改变了抽油机的运动特性和动力特性，使抽油机-抽油杆-抽油泵达到动态协调，有杆抽油系统和油井供液系统达到动态协调的抽油机专用变频器。其既可以提高功效，增加采油量，又可以节约电能，保护电机及其他机械设备。

本实用新型所采用的技术方案如下；

一种抽油机专用变频器，其特征在于所述变频器包括一变频器主电路，所述变频器主电路外围配置设置驱动电路和控制电路，控制电路连接设置一报警检测电路和一保护电路；所述变频器主电路包括整流器、滤波器器和逆变器，所述变频器主电路与抽油机的电动机连接设置。

具体的讲，所述变频器主电路连接一电源接入端。

所述变频器外围连接一驱动电路，该驱动电路连接设置所述控制电路。

所述报警检测电路包括：过流报警电路、短路报警电路、缺相报警电路、超限报警电路、过压报警电路、欠压报警电路、过温报警电路、短路报警电路、停机报警电路和刹车报警电路。

所述保护电路包括：过流保护电路、短路保护电路、缺相保护电路、超限保护电路、过压保护电路、欠压保护电路、过温保护电路、短路保护电路、停机保护电路和刹车保护电路。

所述变频器还包括抽油机冲程上下端设置的上限位置传感器和下限位置传感器，该上限位置传感器和下限位置传感器连接所述超限保护电路。

针对抽油机载荷的特殊性和野外工作特点，该抽油机专用变频器把制动电路集成到专用变频器中，使远距离运输更为方便；通过采用硬件刹车电路，实时跟踪检测，刹车迅速，增强了整机的可靠性；同时具有多重检测及保护电路，有效地保护了电机及其它设备的安全。

该变频器可采用先进的DSP((digital singnal processor))芯片作为控制器，通过科学的SPWM算法实现电机和控制器的最佳工作状态，并可采用硬件刹车电路进行实时跟踪检测。它可根据油井含油量的不同，可以设置参数使电机在1-60Hz范围内连续调节；并可根据抽油机的运行特性，可以设置每个冲程中下降和提升的频率，随时动态调整电动机的转速，使抽油杆慢速下降快速提升，不仅能达到节电效果，而且能够有效地调整油水比例，提高产量。

对于游梁式抽油机，其主要靠机械换向，实现抽油杆的反复运动。而直线式抽油机变频器靠电机正反转实现抽油杆的反复运动，提高整个系统的控制精度和稳定性。电机转速可实时反馈给该抽油机专用变频器后，对电机转速作出及时调整，实时性好。使电机的转速便于控制，从而实现冲次的无极调节。游梁式抽油机安装后，冲程、冲次调节极其复杂，并且无法实现无极调节，该变频器不仅适用于游梁式抽油机而且也适用于直线式抽油机，可通过电机的反馈信号从而更好的控制和调节冲程，冲程修改简单，实现直线式抽油机冲程的无极调节。该变频器通过调节电机的升降速时间，使电机平稳运行，提高了电机和抽油机的使用寿命，同时降低了整个系统的噪声。

另外，该变频器的各项保护功能完善，可实时检测电流电压，如果运行过程中出现断杆，负荷突然加重，电机短路等不正常现象，将会导致过压过流报警发生，及时停机保护变频器和抽油机，同时提示检测人员出现故障的原因，方便维修人员查找原因进行维修。较佳的，为防止故障发生，可在抽油机冲程上下两端安装上限，下限位置传感器，通过超限报警电路和超限保护电路，防止抽油机在超出允许的范围下运行。

当输入交流电压小于300v时，电压太低触发该变频器的欠压报警保护电路，使抽油机停止运行。变频器实时检测输入电压是否出现缺相故障。配重和油井的不平衡将导致电机负发电的产生，硬件的刹车报警电路和刹车保护电路可对母排电压实时检测，当出现负发电时，及时处理掉负发电，保证抽油机和变频器的正常运行。该变频器还可实现温度的检测保护，当变频器内温度高时，通过过温保护电路，变频器及时打开风扇把热量散发出去，当温度高于65度，变频器由过温报警电路出现过温报警，变频器停止运行，维修人员检修风扇是否正常，通风风道是否畅通。

该抽油机专用变频器还可正反方向点动运行，方便油田工作人员维修调试。通过点动控制，可以使悬绳器停止在工作人员想要停的任何位置，方便工作人员实时安装调试检测设备，比如示功器等设备。

本实用新型的有益效果在于，该抽油机专用变频器可适用于普通三相异步电动机、永磁同步电机或调速电机，方便的实现抽油机冲程的无极调节；并具有过载、过电流、过电压、散热器过热、瞬时失速多种保护功能，及时保护电机和防止设备在故障状态下运行。实现了抽油机高冲程，低冲次的发展方向。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式的方框示意图。

具体实施方式

如图1所示，该抽油机专用变频器包括一变频器主电路10，该变频器主电路外围配置设置驱动电路和控制电路，控制电路连接设置一报警检测电路和一保护电路；变频器主电路包括整流器、滤波器器和逆变器，变频器主电路与抽油机的电动机20连接设置。变频器主电路连接一电源接入端，变频器外围连接一驱动电路，该驱动电路连接设置控制电路。报警检测电路包括：过流报警电路、短路报警电路、缺相报警电路、超限报警电路、过压报警电路、欠压报警电路、过温报警电路、短路报警电路、停机报警电路和刹车报警电路。保护电路包括：过流保护电路、短路保护电路、缺相保护电路、超限保护电路、过压保护电路、欠压保护电路、过温保护电路、短路保护电路、停机保护电路和刹车保护电路。

Claims (6)

1.一种抽油机专用变频器，其特征在于所述变频器包括一变频器主电路，所述变频器主电路外围配置设置驱动电路和控制电路，控制电路连接设置一报警检测电路和一保护电路；所述变频器主电路包括整流器、滤波器和逆变器，所述变频器主电路与抽油机的电动机连接设置。

2.根据权利要求1所述的抽油机专用变频器，其特征在于所述变频器主电路连接一电源接入端。

3.根据权利要求1所述的抽油机专用变频器，其特征在于所述变频器外围连接一驱动电路，该驱动电路连接设置所述控制电路。

4.根据权利要求1所述的抽油机专用变频器，其特征在于所述报警检测电路包括：过流报警电路、短路报警电路、缺相报警电路、超限报警电路、过压报警电路、欠压报警电路、过温报警电路、短路报警电路、停机报警电路和刹车报警电路。

5.根据权利要求1所述的抽油机专用变频器，其特征在于所述保护电路包括：过流保护电路、短路保护电路、缺相保护电路、超限保护电路、过压保护电路、欠压保护电路、过温保护电路、短路保护电路、停机保护电路和刹车保护电路。

6.根据权利要求5所述的抽油机专用变频器，其特征在于所述变频器还包括抽油机冲程上下端设置的上限位置传感器和下限位置传感器，该上限位置传感器和下限位置传感器连接所述超限保护电路。

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