CN202424610U - 井下直线电机运动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种井下直线电机运动控制系统，包含PLC，通过RS232接口与PLC连接通讯、并接收外部输入的设置变频器工作频率指令的输入装置，通过RS485接口与PLC连接通讯的变频器，变频器控制直线电机做上升、下降运动。本实用新型的井下直线电机运动控制系统，取消限位开关、传感器等检测直线电机运动位置信号的部件，通过控制直流电机工作电源频率或运动时间来实现对直线电机的位移精确控制，可实现对设在井下深度为1-3km位置处的直线电机的精确控制，直线电机有效驱动距离可达1.2m。可以采用较大的660V-2000V交流电做为供电电源，减少电能损耗，实现对远距离的井下直线电机的供电需求。

Description

井下直线电机运动控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种直线电机的运动控制系统，尤其涉及一种用于井下直线电机抽油泵中的井下直线电机的运动控制系统，属于自动化技术领域。

背景技术

目前石油开采领域所采用的采油方式已经发展为多样化。随着直线电机技术的发展，其中采用直线电机抽油泵由一直线电动机驱动抽油泵杆运动进行采油的方式以其设备简单、管理方式简单等优点被逐渐推广使用。尤其是中国专利井下直线电机抽油泵（ZL200820218375.5）对井下直线电机抽油泵结构进行了设计改进，克服了原有井下直线电机抽油泵结构不合理而造成动子卡死、扫膛、磁铁腐蚀、使用寿命短等不足，但对如何控制直线电机抽油泵中直线电机的运动并未提出对策。

应用于井下的直线电机其工作环境恶劣，井下压力大，直线电机所带负载大，因此，对直线电机的精确控制提出了更高的要求。现有技术中对直线电机运动的距离进行控制时，一般是通过限位开关、传感器等方式检测传送直线电机运动的位置信号，从而实现对直线电机的位置进行控制。但对于类似专利ZL200820218375.5井下直线电机抽油泵中的直线电机，一是在井下难以布置限位开关、传感器，二是无法保证限位开关、传感器在井下恶劣环境下其采集或传递信号的准确性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术中的缺陷，提供一种井下直线电机运动控制系统，取消限位开关、传感器等检测、传递直线电机运动位置信号的部件，可以实现对井下直线电机运动的精确控制。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种井下直线电机运动控制系统，其特征是，包含

PLC，

通过RS232接口与所述PLC连接通讯、并接收外部输入的设置直线电机工作电源频率指令的输入装置， 

通过RS485接口与所述PLC连接通讯的变频器，

所述变频器以PLC发出的工作电源频率、运行时间控制直线电机做上升、下降运动。

所述输入装置为触摸屏。

所述PLC经一控制电路与所述变频器连接。

所述PLC与一报警显示电路连接，所述报警显示电路将信息传递至所述PLC，由所述PLC控制将此报警信息发送至显示器或报警装置进行报警显示。

主电源输入进入主电路，经主电路连接至变频器，为变频器提供工作电源。

还包含对所述主电路进行保护的保护电路。

还包含对直线电机的输出电流或输出电压进行监视的电流或电压监视电路，

还包含用于补偿变频器输出的功率因数补偿电路。

本实用新型所达到的有益效果：

本实用新型的井下直线电机运动控制系统，取消限位开关、传感器等检测、传递直线电机运动位置信号的部件，仅通过控制直线电机工作电源频率或运动时间来实现对直线电机的位移精确控制，可实现对设在井下深度为1-3km位置处的直线电机的精确控制，直线电机有效驱动距离可达1.2m。井下直线电机运动控制系统不但可以采用380V工业用交流电，而且可以采用较大的660V-2000V交流电做为供电电源，减少电能损耗，实现对远距离的井下直线电机的供电需求。

附图说明

图1是本实用新型的应用示意图；

图2是本实用新型的系统原理框图；

图3是图1中的PLC的连接示意图；

图4是图1中变频器的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，为本实用新型的控制系统可实现对设在井下深度为1-3km位置处的直线电机的精确控制，本实施例中仅以应用于一井下2km的井下直线电机抽油泵直线电机的控制为例进行说明。由远距离高压输电线路1传送的电能经降压变压器2降压后进入本发明的控制系统3中，经本发明的控制系统3输出后可根据电压等级的需要经一升压变压器4升压后控制井下直线电机抽油泵5直线电机的运动。

如图2、图3和图4所示，本实用新型的井下直线电机运动控制系统包含PLC（可编程控制器）、变频器VFD、触摸屏HMI，触摸屏HMI 通过RS232接口与PLC连接通讯，PLC通过RS485接口与变频器VFD连接通讯，由变频器控制直线电机的上升、下降运动。

触摸屏HMI同时可兼做显示器，用于运行状态显示和报警显示。

PLC通过控制电路控制变频器，再由变频器经多功能端子与电机连接，从而控制电机上升、下降运动。PLC还与一报警显示电路连接，当系统参数出现异常或超过设定的上/下限值时，报警显示电路将异常信息传递至PLC，由PLC控制将此报警信息发送至显示器或其他声、光、电报警装置进行报警显示或提示。

井下直线电机运动控制系统中主电源输入进入主电路，经主电路连接至变频器VFD，为变频器提供工作电源。还包含对主电路进行保护的保护电路和启动电路。还包含对直线电机的输出电流、输出电压进行监视的电流/电压监视电路，和用于补偿输出的功率因数补偿电路。

以触摸屏HMI新输入一设定频率值如6HZ的指令为例，PLC通过RS232接口接收到输入的频率值信号，并将此需要修改频率的操作指令通过RS485接口发送给变频器VFD，变频器VFD执行此操作指令，将直线电机的工作电源频率调节至新输入的设定频率，从而改变调节直线电机运动距离。

如图2所示，本实施例中井下直线电机运动控制系统主电源输入采用的是380V三相工业交流电，在其他实施例中可以采用660V或更高电压等级的交流电源，通过变压器变换为380V即可。本实施例中，井下直线电机运动控制系统主体设置于地面上的控制室中，直线电机设置在位于地下2km的油井中。直线电机功率为32KW，为了增加系统安全性，变频器功率选择大于直线电机功率，变频器功率为45KW。

380V、50HZ交流电经空气开关QL1、热继电器FR等保护电路后输入至变频器VFD，为其提供工作电源。220V相电压经一开关按钮SB1、空气开关QL2、空气开关QL3后输入至PLC，为PLC提供工作电源。220V相电压同时经一交直流变换电路DC POWER SUPPLY，由220V交流电变换为24V直流电，为触摸屏HMI提供工作电源。24V直流电源与触摸屏HMI之间设置有熔断器FU1、FU2等保护电路，还设置有用于电源指示的指示灯L1。

PLC 通过RS232接口与触摸屏HMI连接通讯，通过RS485接口与变频器VFD连接通讯。

如图3所示，变频器VFD与电机MOTOR之间的每相电路中，分别设置一个电流表A1、A2、A3，用于对电路中三相电流的监测。变频器VFD与电机MOTOR之间还设置电抗器reactor,用于限流滤波、改善系统无功功率等。

为提高直流电机的制动性，变频器VFD还与一制动单元电路连接，制动单元电路中设有制动电阻R1。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。 

Claims (8)

1.一种井下直线电机运动控制系统，其特征是，包含

PLC，

通过RS232接口与所述PLC连接通讯、并接收外部输入的设置直线电机工作电源频率指令的输入装置， 

通过RS485接口与所述PLC连接通讯的变频器，

所述变频器以PLC发出的工作电源频率、运行时间控制直线电机做上升、下降运动。

2.根据权利要求1所述的井下直线电机运动控制系统，其特征是，所述输入装置为触摸屏。

3.根据权利要求1所述的井下直线电机运动控制系统，其特征是，所述PLC经一控制电路与所述变频器连接。

4.根据权利要求1所述的井下直线电机运动控制系统，其特征是，所述PLC与一报警显示电路连接，所述报警显示电路将信息传递至所述PLC，由所述PLC控制将此报警信息发送至显示器或报警装置进行报警显示。

5.根据权利要求1所述的井下直线电机运动控制系统，其特征是，主电源输入进入主电路，经主电路连接至变频器，为变频器提供工作电源。

6.根据权利要求5所述的井下直线电机运动控制系统，其特征是，还包含对所述主电路进行保护的保护电路。

7.根据权利要求1所述的井下直线电机运动控制系统，其特征是，还包含对直线电机的输出电流或输出电压进行监视的电流或电压监视电路。

8.根据权利要求1所述的井下直线电机运动控制系统，其特征是，还包含用于补偿变频器输出的功率因数补偿电路。

Images