CN210469157U - 抽油机变频控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种抽油机变频控制系统，包括控制器及主控电路，主控电路接收控制器的控制信号，并输出负载控制信号；主控电路包括：三相主电路，和与三相主电路并联的旁路；三相主电路的输入端接电源输入，旁路设置有第一交流接触器；旁路由三相主电路的接出端和接入端之间设置有四象限变频器、第二交流接触器和第三交流接触器，其中，第二交流接触器和第三交流接触器分别设置在变频器的前端和后端；还包括负载系统，包括三相异步电机和游梁式抽油机。该系统可实现电机的无等级无台阶的调速，速度曲线连续、平滑、稳定，能够极大的适应抽油机的负载惯性。

Description

抽油机变频控制系统

技术领域

本实用新型涉及智能控制技术领域，具体涉及一种抽油机变频控制系统。

背景技术

游梁式抽油机是目前各个油田所普遍采用抽油机，工作时抽油机载荷是带有冲击性的不平衡载荷。为了使拖动抽油机的电机稳定运行并具有一定过载能力，需按抽油机最大功率来配备电动机，造成了抽油机系统普遍存在着效率低、能耗大、冲程和冲次调节不方便等明显的缺点。

用工频直接启动时，游梁式抽油机所需启动力矩是正常工作时2倍以上，启动电流约为电动机额定电流的6～8倍，且功率因数低。若用通用变频器控制电机，可解决抽油机启动时冲击电流的问题，但由于抽油机在下冲程时异步电机处于制动状态，由此产生的再生能量导致中间电压升高。又由于通用变频器的整流电路为能量单向流通的二极管电路，这部分制动能量不能及时回馈到电网，容易损坏变频器直流侧电容器。常规的解决方法是加装制动电阻，这样一来电动机制动时产生的大量再生能量最终变为热量被浪费了，能耗大。

传统的抽油机控制系统采用固定频率运行，不能对抽油机负载进行实时监测，导致运行一定时间后，抽油机轻载甚至空载运行，造成能源浪费。此外由于抽油机多数布置在野外，环境条件差，操作不方便，变频器故障后须手动切换至工频，造成维护和使用上的困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能耗低、智能性高的抽油机变频控制系统。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种抽油机变频控制系统，包括：

变频控制系统，包括控制器及主控电路，所述主控电路接收控制器的控制信号，并输出负载控制信号，所述控制器接收主控电路的反馈信号；

所述主控电路包括：三相主电路，和与三相主电路并联的旁路；三相主电路的输入端接电源输入，旁路上设置有第一交流接触器；旁路由三相主电路的接出端和接入端之间设置有四象限变频器、第二交流接触器和第三交流接触器，其中，第二交流接触器和第三交流接触器分别设置在变频器的前端和后端；

负载系统，包括三相异步电机和游梁式抽油机，所述三相异步电机与主控电路的输出端连接，获取变频控制系统的控制信号，并为游梁式抽油机供电。

作为优选，三相主电路上，旁路接出端的前端设置有断路器和变压器，断路器的输入端连接至三相主电路的输入端，断路器的输出端连接变压器的原边，变压器的副边一方面连接至三相主电路，另一方面连接外接电源模块；所述电源模块用于将交流电转变为直流电。

作为优选，三相主电路上设置有电能表。

作为优选，三相主电路的输入端设置有浪涌保护器。

作为优选，进一步包括远程控制系统，所述控制器与远程控制系统之间无线通信。

作为优选，所述控制器采用嵌入式控制器，包括：

手动控制输入端口：用于接收控制器的手动控制指令信号；

自动控制输入端口：用于接收控制器的自动控制指令信号；

工频信号端口和变频信号端口：于接收客户端的工频控制指令信号和变频控制指令信号；

第一交流接触器控制端口：与第一交流接触器辅助触点连接，用以输出对第一交流接触器的控制信号；

第二交流接触器控制端口：与第二交流接触器辅助触点连接，用以输出对第二交流接触器的控制信号；

第三交流接触器控制端口：与第三交流接触器辅助触点连接，用以输出对第三交流接触器的控制信号。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供了一种抽油机变频控制系统，抽油机专用智能变频控制系统是一种应用于油田抽油机的控制系统，通过对电网电压进行变频，方便调节抽油机冲程和冲次，可实现电机的无等级无台阶的调速，速度曲线连续、平滑、稳定，能够极大的适应抽油机的负载惯性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为变频控制系统逻辑框图；

图2为主控电路结构示意图；

图3为控制电源回路结构示意图；

图4为嵌入式控制器结构示意图；

图5为手动控制流程图；

图6为自动控制流程图；

图7为人机交互界面示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种抽油机变频控制系统，结构参考图1，包括变频控制系统和负载系统。

其中：

变频控制系统，包括控制器及主控电路，主控电路的结构参考图2，主控电路接收控制器的控制信号，并输出负载控制信号，控制器接收主控电路的反馈信号；

具体的说，主控电路包括：三相主电路，和与三相主电路并联的旁路；三相主电路的输入端接电源输入，本实施例中，接入的为380V交流电输入；旁路上设置有第一交流接触器KM2；旁路由三相主电路的接出端和接入端之间设置有变频器(具体采用的为四象限变频器)、第二交流接触器KM1和第三交流接触器KM3，其中，第二交流接触器KM1和第三交流接触器KM3分别设置在变频器的前端和后端；

负载系统，包括三相异步电机和游梁式抽油机，三相异步电机与主控电路的输出端连接，获取变频控制系统的控制信号，并为游梁式抽油机供电。

作为一种优选的实施方式，参考图3，三相主电路上，旁路接出端的前端设置有断路器Q1和变压器T1。通过断路器Q1可以控制整个控制系统的电源输入，断路器的Q1输入端连接至三相主电路的输入端，断路器Q1的输出端连接变压器T1的原边，进行隔离和变压处理；变压器T1副边一方面输出至三相主电路，输出220V电能，AC220V用于散热风机FAN和交流接触器KM1、KM2、KM3线圈供电；变压器T1的副边进一步外接电源模块；电源模块用于将交流电转变为直流电。具体的说，断路器Q1后端取单相交流380V，经变压器T1进行隔离和变压处理，副边输出单相交流220V，再经交流220V转直流24V的电源模块产生控制电源。其中，直流24V用于嵌入式控制器、指示灯和蜂鸣器等供电。

更进一步的，三相主电路上设置有电能表，智能电能表KWH对系统用电量进行实时计量。

更进一步的，为了提高电路整体的安全性能，在三相主电路的输入端设置有浪涌保护器KA，浪涌保护器KA对内部设备进行防雷保护。

更进一步的，为了实现对抽油机的远程控制，变频控制系统进一步包括远程控制系统，控制器与远程控制系统之间无线通信。

本实施例中，控制器采用嵌入式控制器，结构参考图4，包括：

手动控制输入端口：用于接收控制器的手动控制指令信号；

自动控制输入端口：用于接收控制器的自动控制指令信号；

工频信号端口和变频信号端口：于接收客户端的工频控制指令信号和变频控制指令信号；

第一交流接触器控制端口：与第一交流接触器辅助触点连接，用以输出对第一交流接触器的控制信号；

第二交流接触器控制端口：与第二交流接触器辅助触点连接，用以输出对第二交流接触器的控制信号；

第三交流接触器控制端口：与第三交流接触器辅助触点连接，用以输出对第三交流接触器的控制信号。

抽油机变频控制系统的工作原理如下：包括手动控制模式和自动控制模式。手动控制流程和自动控制流程分别如图5和图6所示，人机交互界面如图7所示。经人机交互界面的旋钮下达手动控制指令和自动控制指令，选定控制模式后，进一步选择工频运行或变频运行，按下启动旋钮。

交流接触器KM1和KM3控制系统变频模式下的接通，交流接触器KM2控制系统工频模式下的接通。KM2输出侧接电机保护器FR对工频模式下电机断相、过载、三相不平衡等故障进行诊断和保护。系统三相输出电源控制电机运转，带动抽油机工作。当抽油机负载频繁制动时，四象限变频器将三相异步电机制动时产生的再生能量向电网回馈，实现节能控制。此外，当四象限变频器故障时控制系统将自动切换为工频模式运行，工频模式运行时电机前端接电机保护器，对电机断相、过载、三相不平衡等故障进行诊断和保护。

抽油机智能变频控制系统通过对电网电压进行变频，方便调节抽油机冲程和冲，可实现电机的无等级无台阶的调速，速度曲线连续、平滑、稳定，能够极大的适应抽油机的负载惯性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种抽油机变频控制系统，其特征在于，包括：

变频控制系统，包括控制器及主控电路，所述主控电路接收控制器的控制信号，并输出负载控制信号，所述控制器接收主控电路的反馈信号；

所述主控电路包括：三相主电路，和与三相主电路并联的旁路；三相主电路的输入端接电源输入，旁路上设置有第一交流接触器；旁路由三相主电路的接出端和接入端之间设置有四象限变频器、第二交流接触器和第三交流接触器，其中，第二交流接触器和第三交流接触器分别设置在变频器的前端和后端；

负载系统，包括三相异步电机和游梁式抽油机，所述三相异步电机与主控电路的输出端连接，获取变频控制系统的控制信号，并为游梁式抽油机供电。

2.如权利要求1所述的抽油机变频控制系统，其特征在于，三相主电路上，旁路接出端的前端设置有断路器和变压器，断路器的输入端连接至三相主电路的输入端，断路器的输出端连接变压器的原边，变压器的副边一方面连接至三相主电路，另一方面连接外接电源模块；所述电源模块用于将交流电转变为直流电。

3.如权利要求2所述的抽油机变频控制系统，其特征在于，三相主电路上设置有电能表。

4.如权利要求1所述的抽油机变频控制系统，其特征在于，三相主电路的输入端设置有浪涌保护器。

5.如权利要求1所述的抽油机变频控制系统，其特征在于，进一步包括远程控制系统，所述控制器与远程控制系统之间无线通信。

6.如权利要求1所述的抽油机变频控制系统，其特征在于，所述控制器采用嵌入式控制器，包括：

手动控制输入端口：用于接收控制器的手动控制指令信号；

自动控制输入端口：用于接收控制器的自动控制指令信号；

工频信号端口和变频信号端口：于接收客户端的工频控制指令信号和变频控制指令信号；

第一交流接触器控制端口：与第一交流接触器辅助触点连接，用以输出对第一交流接触器的控制信号；

第二交流接触器控制端口：与第二交流接触器辅助触点连接，用以输出对第二交流接触器的控制信号；

第三交流接触器控制端口：与第三交流接触器辅助触点连接，用以输出对第三交流接触器的控制信号。

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