CN204652281U - 1140v高效节能变频拖动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种1140V高效节能变频拖动装置，包括整流电路、滤波与储能电路和逆变器，整流电路是三相桥式三相整流电路，滤波与储能电路与三相桥式三相整流电路并联后接入逆变器前端直流电路中，逆变器直流输入的两端并联一取样电路后接入逆变器前端直流电路中，逆变器前端直流电路中串联有调控电路，调控电路用于调控逆变器的输入电压。当梁式抽油机上行时可控硅导通，逆变器得电后输出三相交流电满足电机重载运行；当梁式抽油机下行时可控硅截止，逆变器失电，此时电阻R供电，逆变器输出三相交流电满足电机空载运行。使用后达到百米吨液耗电降低14.71％。有功节电率为14.71％，无功节电率为97.93％。

Description

1140V高效节能变频拖动装置

技术领域

本实用新型涉及一种高效节能变频拖动装置。特别是涉及一种用于油田游梁式抽油机节电的拖动装置。

背景技术

通常游梁式抽油机的电动机做功是耗电的，下行由抽油杆重力做功带动电机超速转动使电动机变成了发电机，电动机所发电的电压高低和电流大小无法控制，一般来讲对变频装置冲击较大，极易造成变频装置损坏。目前在油田使用的变频装置都是将游梁抽油机下行电机所发的电利用“制动电阻”消耗掉了，以保证变频装置能够正常运行。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种1140V高效节能变频拖动装置，该装置能够将游梁式抽油机下行时电动机所发电的冲击电流吸收并平均量储存，并将储存的电能用于游梁式抽油机上行运行的装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出的一种1140V高效节能变频拖动装置，包括整流电路、滤波与储能电路和逆变器，所述整流电路是由六个整流二极管组成的三相桥式整流电路，所述整流电路用于将电网三相交流电变为脉动的直流电，所述滤波与储能电路由三个并联的电容构成，所述滤波与储能电路与所述三相桥式三相整流电路并联后接入逆变器前端直流电路中的F点和公共点O点，所述逆变器采用全桥逆变器，所述逆变器直流输入的两端并联一取样电路后接入逆变器前端直流电路中的G点和公共点O点之间，其中，F点位于所述整流电路一侧，G点位于所述逆变器一侧，所述取样电路包括电压传感器和触发器；F点与G点之间串联有调控电路，所述调控电路用于调控逆变器的输入电压，所述调控电路由并联的单向可控硅KD、钳位二极管DX和大功率电阻R构成，所述触发器的输出端连接至所述单向可控硅KD的控制极。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型拖动装置可以将游梁式抽油机下行电动机发电的电能，储存在滤波与储能电路中的超大电容内。当抽油机上行，所需要的电能为较大时，电容中储存的电能释放给电动机，与电网中的电能形成合电动势，共同驱动电机运行，从而减轻电网供电的负荷并节约了电能。

根据SY/T5264-2012《油田生产系统能耗测试和计算方法》和SY/T6422-2008《石油企业节能产品节能效果测定》，对本实用新型1140V高效节能变频拖动装置进行监测，其监测结论如表1所示。

可以得出：采用本实用新型高效节能变频拖动装置后，抽油机冲次由3.8次/分钟降低到2.72次/分钟，频次降低，提高了泵的充满度。

工频状态下，电动机功率因数为0.36，采用高效节能变频拖动装置后，整个机采系统功率因数为0.99，提高了0.63。

使用高效节能变频拖动装置后百米吨液耗电降低了14.71％。有功节电率为14.71％，无功节电率为97.93％。

附图说明

图1是本实用新型1140V高效节能变频拖动装置的结构示意图。

图中：1-整流电路，2-滤波与储能电路，3-取样电路，4-调控电路，5-逆变器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅仅对本实用新型进行解释说明，并不用以限制本实用新型。

如图1所示，本实用新型提出的一种1140V高效节能变频拖动装置，包括整流电路1、滤波与储能电路2和逆变器5，所述整流电路1是由六个整流二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6组成的三相桥式整流电路，所述整流电路1用于将电网三相交流电变为脉动的直流电，所述滤波与储能电路2由三个并联的电容C1、C2、C3构成，三个电容的电容量均为8200uF，所述滤波与储能电路2与所述三相桥式整流电路并联后接电路中的F点和公共点O点，通过该整流电路将脉动直流电变为波纹很小的纯直流电，所述逆变器5采用全桥逆变器，所述全桥逆变器的型号为FZ200R33KF2，如图1所示，该逆变器5由六个FZ200R33KF2模块组成，分别为W1、W2、V1、V2、U1、U2，使用安装时，逆变器5与电动机输入端相连，逆变器5用于将直流电转换为三相交流电供电动机正常运行，六个模块分别受控于变频装置芯片，给出的脉宽调制信号PWM。所述逆变器5直流输入的两端并联一取样电路3后接入直流电路中的G点和公共点O点之间，所述取样电路3包括电压传感器和触发器，即该取样电路的输入端并联在逆变器5前端直流电路中的G、公共点O点，F点与G点之间串联有调控电路4，其中，F点位于所述整流电路1一侧，G点位于所述逆变器5一侧，所述调控电路4用于调控逆变器5的输入电压，所述调控电路4由并联的单向可控硅KD、钳位二极管DX和大功率的电阻R构成，所述触发器的输出端连接至所述单向可控硅KD的控制极，钳位二极管DX起着限制电位的作用，当逆变器5前端直流电路中G点电位高于F点时，钳位二极管DX导电，即给三个电容C1、C2、C3充电，相反则该钳位二极管DX不导电。取样电路中的电压传感器用来感应逆变器5前端的直流电压的高低变化，电压传感器将传来的变化信号与设定在该电压传感器储存器中的电压值比较，经模—数转换，电压传感器分别输出1、0信号，当电压值高于设定值时电压传感器输出为0，这时单向可控硅KD截止，即不向逆变器5供电。当电压值低于设定值时，电压传感器输出为1，这时可控硅KD导通，即给逆变器5供电。调控电路4中电阻R的电阻值为300-500Ω，电阻R起着限制电流大小的作用，用于保护逆变器5不受电路浪涌电压的冲击，同时在单向可控制KD截止时向逆变器5提供电动机的空载运行电流。

本实用新型1140V高效节能变频拖动装置的工作过程如下：

首先，将本实用新型的装置连接在电网三相交流的输入线与游梁式抽油机的电动机之间。

当游梁式抽油机上行时，电动机将井底的抽油杆提起，此时电动机做功，电动机耗电，逆变器两端电压下降，电压传感器输出电压为1，单向可控硅KD导通，电流通过单向可控硅KD向逆变器5供电，逆变器5输出三相交流电供电动机正常重载运行。电动机使游梁式抽油机向上做功克服抽油杆重力将油提到地面，完成抽油机上行周期。这时钳位二极管DX截止，电阻R没有电流通过，电阻R可看做开路。

当游梁式抽油机下行时，电压传感器检测到逆变器两端电压升高即处于发电状态，电动机所发的交流电通过逆变器FZ200R33KF2中6个的DO1、DO2、DO3、DO4、DO5、DO6整流变成直流电，该直流电与输入D1、D2、D3、D4、D5、D6整流的直流电相加使直流母线的电压升高，电压传感器检测到电压升高后输出0，这时单向可控硅KD截止，即单向可控硅KD停止向逆变器5供电，这时起续流的电阻R向逆变器5供电，供电量很小，只保证电动机不停止运行(空载运行)即可。因为，此时电动机不做功，与此同时，钳位二极管DX导通，将电动机下行期内所发的电能向三个电容C1、C2、C3充电，将电能储存在电容中。电容储存的电能在下一个上行周期内与整流后的直流电压相加共同作用于电动机，因此，减少了电网输入功率，减轻了电网的负荷，节省了电能。

本实用新型的一种高效节能变频拖动装置的工作原理是当抽油机上行时取样电路检测到电机需要更大电流做功，与设定的所需功率比较给出触发信号，触发单向可控硅使其完全导通，满足电机所用功率的电压、电流条件。当抽油机下行时取样电路检测到电机处于发电状态，触发器给出截止信号使可控硅截止，不给电机提供电压、电流，使其功率下降，这时续流电阻R供给小部分电流以保证电机不停止运行。R一般选值为电流所需最小电流时U/R，R的功率一般选值为电机功率的1/6即可，此时抽油机下行所发的电几乎全部被大电容组吸收，待抽油机上行时储存在电容组的电流与电网提供的电流共同作用，从而减轻了电网的负荷，节约了电能，节电率一般在40％左右。

如表1所示，通过本实用新型拖动装置在一年的实验应用中可以得出综合节电在40％左右，达到了预想的效果。

尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (3)

1.一种1140V高效节能变频拖动装置，包括整流电路(1)、滤波与储能电路(2)和逆变器(5)，所述整流电路(1)是由六个整流二极管组成的三相桥式整流电路，所述整流电路(1)用于将电网三相交流电变为脉动的直流电，所述滤波与储能电路(2)由三个并联的电容构成，所述滤波与储能电路(2)与所述三相桥式整流电路并联后接入逆变器(5)前端直流电路中的F点和公共点O点，所述逆变器(5)采用全桥逆变器，其特征在于：

所述逆变器(5)直流输入的两端并联一取样电路(3)后接入逆变器(5)前端直流电路中的G点和公共点O点之间，其中，F点位于所述整流电路(1)一侧，G点位于所述逆变器(5)一侧，所述取样电路(3)包括电压传感器和触发器；F点与G点之间串联有调控电路(4)，所述调控电路(4)用于调控逆变器(5)的输入电压，所述调控电路(4)由并联的单向可控硅KD、钳位二极管DX和大功率电阻R构成，所述触发器的输出端连接至所述单向可控硅KD的控制极。

2.根据权利要求1所述1140V高效节能变频拖动装置，其特征在于，所述全桥逆变器的型号为FZ200R33KF2。

3.根据权利要求1所述1140V高效节能变频拖动装置，其特征在于，所述滤波与储能电路(2)中三个电容的电容量均为8200uF，所述大功率电阻R的电阻值为300-500Ω。