CN201611866U - 抽油机节电控制柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及应用可变频率电源的电动机、发电机、或机电变换器的控制或调节装置领域，具体为一种抽油机节电控制柜。一种抽油机节电控制柜，包括变频器(1)，其特征是：还包括电力参数监测器(4)、油井监测器(5)和能量回馈单元(6)，变频器(1)分别和电力参数监测器(4)、油井监测器(5)以及能量回馈单元(6)连接，油井监测器(5)及能量回馈单元(6)都和电机(3)连接。本实用新型安装维护简单方便，升级简单，节能效果显著。

Description

抽油机节电控制柜

技术领域

本实用新型涉及应用可变频率电源的电动机、发电机、或机电变换器的控制或调节装置领域，具体为一种抽油机节电控制柜。

背景技术

抽油机是用于抽取地下油层内原油的电气设备，由于我国的油田多为低渗透的低能低产油田，大部分油田要靠注水压油入井，再用抽油机把油从地层中提升上来，以水换油或者以电换油是我国油田的现实，因而电费在我国的石油开采成本中占了相当大的比例。由于带动抽油机的电机是按照油井最大化的抽取量来进行选择的，并且还留有设计余量。而随着油井由浅入深的抽取，井中液面逐渐下降，泵的充满度越来越不足，直到最后发生空抽的现象，如果不加以控制，电机长时间轻载运行，就会白白地浪费大量的电能。此外，油井的抽油负荷还经常使得电机长时间无规律变负载运行或长时间有规律的动态运行，这种情况都会造成电机效率降低。为提高能源利用率，现在通常采用变频、软启动、功率因数补偿和恒速跟踪负载等方式实现电机节能，尤其是变频措施应用较广。但目前的变频节能方式，变频装置需要将不同厂家的控制器和变频器安装组合在一起，匹配较差；采用多机器组合，安装维护分开，使用不方便；升级困难。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，提供一种调控精确、反应灵敏、节能效果显著、组装灵活、匹配性好的电机节能控制装置，本实用新型公开了一种抽油机节电控制柜。

本实用新型通过如下技术方案达到发明目的：

一种抽油机节电控制柜，包括变频器，电源、变频器和电机依次通过导线串联连接，其特征是：还包括电力参数监测器、油井监测器和能量回馈单元，变频器分别和电力参数监测器、油井监测器以及能量回馈单元连接，油井监测器及能量回馈单元都和电机连接，

变频器内部有32位数字信号控制器和RS485通讯接口，变频器通过RS485通讯接口和电力参数监测器连接，

油井监测器的采样速度为每秒计算10次且每次采样2个周波，

能量回馈单元采用双向自动电压跟踪的制动方式和正弦波电流回馈。

所述的抽油机节电控制柜，其特征是：变频器内部还有强制直流风冷系统。

所述的抽油机节电控制柜，其特征是：油井监测器和电机之间采用GPRS通讯的方式无线连接。

本实用新型通过油井监测器实时监测油井的压力以及电机的各项电参数，掌握负载的实际情况和电机的运行状态，并通过电力参数监测器和变频器内部的数字信号控制器解算出电机当前功率下所需的最佳频率，再通过变频器输出控制信号，从而控制电机运行于最佳工况。具体地说，本实用新型通过电力参数监测器和油井监测器组成的远程数据采集模块，实时监测抽油电机的电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等电参数，同时可接压力、温度、流量等传感器，作为分析有杆/无杆泵工况的主要依据，建立先进的、适用油井系统数学模型及算法，诊断出油水井工况和存在的问题，计算出各种复杂工况下的油井的产液，同时进行各种有效的数据分析与统计，并可以远程智能控制与调节油井的工作状态，通过对油井工作状态的监控来调节油泵电机的运行状态，提高了整个系统的数字化水平，并实现节能目的。

本实用新型与常用变频器的区别如下表所示：

对比项	本实用新型	一般变频器
			调功率性质	动态调功率，随机性	静态，调压，调频
负载率检测	5000次/s霍尔器件	无
			测功率需专用芯片	有	无
能反映负载变化能力	有	无
			输出电压、电流	按负载大小始终处于最小值	无
输出功率规则	按电动机的U形特性曲线	V/F特性曲线
			节电率	高出普通变频器8％-10％	低于BL7450
适用场合	风机和泵类变动负载、波动负载、间歇负载及不能降频还要节点的负载	风机、泵类及其他负载反映很差
			功率因数cosφ	较高(可近似等于1)	较小些
效率	较高	一般

本实用新型具有节电性、智能化、可遥控、开放式界面、全方位保护和同时多用户监测的特点，本实用新型的有益效果是：采用整合了感应、控制、变频三大模块的变频器，实现了一体化和模块化，安装维护简单方便，升级简单，只需更换模块，节能效果显著，节电率达10％～60％。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是油井监测器和电机之间采用GPRS通讯的方式无线连接的本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本实用新型。

实施例1

一种抽油机节电控制柜，包括变频器1、电力参数监测器4、油井监测器5和能量回馈单元6，如图1所示，具体结构是：变频器1分别和电力参数监测器4、油井监测器5以及能量回馈单元6连接，油井监测器5及能量回馈单元6都和电机3连接，

变频器1内部有32位数字信号控制器和RS485通讯接口，变频器1通过RS485通讯接口和电力参数监测器4连接，

油井监测器5的采样速度为每秒计算10次且每次采样2个周波，

能量回馈单元6采用双向自动电压跟踪的制动方式和正弦波电流回馈。

电源2、变频器1和电机3依次通过导线串联连接。

变频器1的参数如下：

——内置32位DSP核心控制，保证运算速度和精度；

——内置强制直流风冷系统，使用寿命可达70000小时；

——内置RS485通讯接口。

——结构设计模块化，易于维护保养；

——采用军工级开关电源供电系统，性能稳定；

——具有输入过流、过载、过压、欠压保护功能。

    能量回馈单元6的参数如下：

——采用双向自动电压跟踪的制动方式；

——过热、过流、短路保护及故障输出；

——反应时间＜2ms，多重噪音过滤；

——内置电抗器；

——正弦波电流回馈；

——电网电压及频率：380V±20％，50/60Hz；

——动作电压：630V±5％

——制动力矩：150％

    油井监测器5的参数如下：

——多数据监测和控制；

——在线式界面操作；

——电压测量(真有效值)：AC 0～400V；

——电流测量(真有效值)：AC 0～250A；

——功率测量(真有效值)：0～100kw；

——采样速度：每秒计算10次，每次采样2个周波；

——功率因数：0.3～1.0，精度换算为相角，相差2度

——频率测量：40.00Hz～65.00Hz

实施例2

一种抽油机节电控制柜，包括变频器1、电力参数监测器4、油井监测器5和能量回馈单元6，如图2所示，油井监测器5和电机3之间采用GPRS通讯的方式无线连接，图2中虚线所指代表油井监测器5和电机3之间的无线连接。其他结构都和实施例1同。本实施例适合油田油井位置比较分散的场合。

Claims (3)

1.一种抽油机节电控制柜，包括变频器(1)，电源(2)、变频器(1)和电机(3)依次通过导线串联连接，其特征是：还包括电力参数监测器(4)、油井监测器(5)和能量回馈单元(6)，变频器(1)分别和电力参数监测器(4)、油井监测器(5)以及能量回馈单元(6)连接，油井监测器(5)及能量回馈单元(6)都和电机(3)连接，

变频器(1)内部有32位数字信号控制器和RS485通讯接口，变频器(1)通过RS485通讯接口和电力参数监测器(4)连接，

油井监测器(5)的采样速度为每秒计算10次且每次采样2个周波，

能量回馈单元(6)采用双向自动电压跟踪的制动方式和正弦波电流回馈。

2.如权利要求1所述的抽油机节电控制柜，其特征是：变频器(1)内部还有强制直流风冷系统。

3.如权利要求1或2所述的抽油机节电控制柜，其特征是：油井监测器(5)和电机(3)之间采用GPRS通讯的方式无线连接。

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