CN219611628U - 一种超长冲程抽油机同步节能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超长冲程抽油机同步节能控制系统，包括相互配合的第一超长冲程控制机柜和第二超长冲程控制机柜。通过设计第一超长冲程控制机柜和第二超长冲程控制机柜进行同步运行，使得抽油机1的抽油桶上升以及抽油机2的抽油桶下降同步进行，或者使得抽油机1的抽油桶下降以及抽油机2的抽油桶上升同步进行，这样下降的抽油机抽油桶因为电机处于发电状态使得变频器直流母线电压升高，会把发电的电能量通过直流母线传输给提升的抽油机抽油桶所对应的变频器进行做功，从而实现了抽油机抽油桶下降过程中的能量回收，达到节能效果。

Description

一种超长冲程抽油机同步节能控制系统

技术领域

本申请涉及抽油机技术领域，特别涉及一种超长冲程抽油机同步节能控制系统。

背景技术

超长冲程抽油机的抽油桶在上升时，电机处于做功状态，此时抽油机需要耗能；抽油桶在下降时，电机不做功，但此时，抽油桶下降过程中的重力势能没有得到充分转换为电能，从而导致电机在抽油桶的抽油过程需要耗费较多的电能。

因此，急需发明一种可以节约抽油用电量的超长冲程抽油机同步节能控制系统。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

鉴于以上技术问题中的至少一项，本申请提供一种超长冲程抽油机同步节能控制系统。

根据本申请的一个方面，提供一种超长冲程抽油机同步节能控制系统，其特征在于，包括第一超长冲程控制机柜和第二超长冲程控制机柜，第一超长冲程控制机柜和第二超长冲程控制机柜均包括PLC控制器和变频器；

第一超长冲程控制机柜中的变频器直流母线端与第二超长冲程控制机柜中的变频器直流母线端电性连接；

第一超长冲程控制机柜中的变频器与第一超长冲程控制机柜中的PLC控制器电性连接，第二超长冲程控制机柜中的变频器与第二超长冲程控制机柜中的PLC控制器电性连接；

第一超长冲程控制机柜中的PLC控制器与第二超长冲程控制机柜中的PLC控制器通讯连接。

在一种实现方式中，变频器通过总开关QF1电性连接三相电源，变频器电性连接电机，变频器电性连接制动电阻箱。

在一种实现方式中，第一超长冲程控制机柜中的变频器通过开关QF7连接至XT3端子，第二超长冲程控制机柜中的变频器通过开关连接至XT3端子。

在一种实现方式中，总开关QF1电性连接接触器KM1，接触器KM1电性连接电机风扇，总开关QF1电性连接接触器KM2，接触器KM2电性连接刹车器。

在一种实现方式中，总开关QF1电性连接开关QF2，开关QF2电性连接隔离变压器，隔离变压器依次串联继电器KA01和继电器KA02，继电器KA02电性连接接触器KM1的线圈以及接触器KM2的线圈。

在一种实现方式中，继电器KA02两端并联有开关SA2-2，继电器KA02和接触器KM1之间连接有急停按钮EB1。

在一种实现方式中，变频器的输入端电性连接DO模块，变频器的输出端电性连接DI模块，DI模块与PLC控制器电性连接。

在一种实现方式中，总开关QF1电性连接开关QF6，开关QF6电性连接加热器。

本申请具有如下技术效果：

本申请通过设计第一超长冲程控制机柜和第二超长冲程控制机柜进行同步运行，使得抽油机1的抽油桶上升以及抽油机2的抽油桶下降同步进行，或者使得抽油机1的抽油桶下降以及抽油机2的抽油桶上升同步进行，这样下降的抽油机抽油桶因为电机处于发电状态使得变频器直流母线电压升高，会把发电的电能量通过直流母线传输给提升的抽油机抽油桶所对应的变频器进行做功，从而实现了抽油机抽油桶下降过程中的能量回收，达到节能效果。

下面结合附图与实施例，对本申请进一步说明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的系统框图；

图2是本申请中变频器的工作原理图；

图3是本申请中电机工作的主回路原理图；

图4是本申请的PLC供电回路原理图；

图5是本申请的PLC及变频器控制电路原理图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

在本申请的一个实施例中，如图1~5所示，提供一种超长冲程抽油机同步节能控制系统。

如图1所示，一种超长冲程抽油机同步节能控制系统，包括第一超长冲程控制机柜和第二超长冲程控制机柜，第一超长冲程控制机柜用于抽油机1的抽油桶上升或下降，第二超长冲程控制机柜用于抽油机2的抽油桶上升或下降。

第一超长冲程控制机柜和第二超长冲程控制机柜均包括PLC控制器和变频器。第一超长冲程控制机柜中的变频器直流母线端与第二超长冲程控制机柜中的变频器直流母线端电性连接。第一超长冲程控制机柜中的变频器与第一超长冲程控制机柜中的PLC控制器电性连接，第二超长冲程控制机柜中的变频器与第二超长冲程控制机柜中的PLC控制器电性连接。第一超长冲程控制机柜中的PLC控制器与第二超长冲程控制机柜中的PLC控制器通讯连接。

如图2所示，变频器工作原理主要采用交→直→交方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再将直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。需要说明的是，本实施例中变频器的工作过程所涉及的流程算法并不在本申请的保护范围内，且所涉及的流程算法是本领域技术人员可以通过常规技术得到的，故仅用于本领域技术人员对本实施例中变频器应用的理解。

变频器的直流部分带有储能功能，当抽油机电机制动或惯性运行时（对应抽油机的抽油桶处于下降状态），电机处于发电状态，此时变频器的直流电压会上升，达到储能的效果。因此，本实施例利用变频器的这个储能功能，实现1台抽油机的抽油桶提升时，另外1台抽油机的抽油桶下降，这样下降的抽油机抽油桶因为电机处于发电状态使得变频器直流母线电压升高，会把发电的电能量通过直流母线传输给提升的抽油机抽油桶所对应的变频器进行做功，从而实现了抽油机抽油桶下降过程中的能量回收，达到节能效果。

第一超长冲程控制机柜中的电路和第二超长冲程控制机柜中的电路对称设置，因此，在本实施例中，仅对第一超长冲程控制机柜中的电路进行描述。

如图3所示，对于第一超长冲程控制机柜中的电路来说，包括主回路，主回路由多个并联回路组成。

第一路为变频回路，由总开关QF1、变频器、电机、制动电阻箱组成。具体地，变频器通过总开关QF1电性连接三相电源，变频器电性连接电机，变频器电性连接制动电阻箱。

在变频回路中，变频器直流母线端连接到2路并联回路：其中一路经由开关QF7连接至XT3端子，具体地，第一超长冲程控制机柜中的变频器通过开关QF7连接至XT3端子，第二超长冲程控制机柜中的变频器通过开关连接至XT3端子，它的作用是：当有两台超长冲程控制机柜同时工作时，将他们的直流母线端连接在一起，达到节能的作用；另一路连接至制动电阻箱，确保变频器能正常驱动电机转动。需要说明的是，本实施例中变频器、制动电阻箱的工作过程所涉及的流程算法并不在本申请的保护范围内，且所涉及的流程算法是本领域技术人员可以通过常规技术得到的，故仅用于本领域技术人员对本实施例中变频器、制动电阻箱应用的理解。

第二路为电机风扇、刹车控制回路，由总开关QF1，接触器KM1、KM2组成。具体地，总开关QF1电性连接接触器KM1，接触器KM1电性连接电机风扇，总开关QF1电性连接接触器KM2，接触器KM2电性连接刹车器。需要说明的是，本实施例中电机风扇、刹车器、接触器KM1及接触器KM2的工作过程所涉及的流程算法并不在本申请的保护范围内，且所涉及的流程算法是本领域技术人员可以通过常规技术得到的，故仅用于本领域技术人员对本实施例中电机风扇、刹车器、接触器KM1及接触器KM2应用的理解。

电机风扇及刹车控制回路用来辅助电机运行，当接触器KM1吸合时，电机风扇启动给电机散热，接触器KM2吸合时，刹车松开，此时电机才能正常转动。接触器KM1、KM2的控制在PLC供电回路中实现，详情见图4所示。

第三路为PLC供电回路，如图4所示，由总开关QF1、总开关QF2、隔离变压器、继电器KA01和继电器KA02等组成。具体地，总开关QF1电性连接开关QF2，开关QF2电性连接隔离变压器，隔离变压器依次串联继电器KA01和继电器KA02，继电器KA02电性连接接触器KM1的线圈以及接触器KM2的线圈。

隔离变压器确保开关电源供电正常稳定，开关电源将AC220V转换为DC24V供PLC以及触摸屏使用。当继电器KA01吸合，同时继电器KA02(未达到限位位置)未吸合时，接触器KM1及接触器KM2的线圈得电，则电机风扇及刹车正常工作，继电器KA02由程序逻辑控制，继电器KA02为现场限位传感器信号转换。需要说明的是，本实施例中隔离变压器、继电器KA01、继电器KA02的工作过程所涉及的流程算法并不在本申请的保护范围内，且所涉及的流程算法是本领域技术人员可以通过常规技术得到的，故仅用于本领域技术人员对本实施例中隔离变压器、继电器KA01、继电器KA02应用的理解。

进一步地，继电器KA02两端并联有开关SA2-2，继电器KA02和接触器KM1之间连接有急停按钮EB1。开关SA2-2为屏蔽极限，正常情况下不会使用，急停按钮EB1为急停按钮，需确保急停按钮没被按下，电机才能正常运行。开关QF4、开关QF5分别用来控制变频机柜内的散热以及照明，两个插座用来供给4G路由器以及工程师现场调试时使用。

第四路为加热器控制回路，由总开关QF1、开关QF6、加热器组成。具体地，总开关QF1电性连接开关QF6，开关QF6电性连接加热器。它的作用是：冬天室外气温过低时，变频器、PLC控制器等设备无法正常工作，在设备启动前，需先打开加热器10-20分钟，使柜内环境温度上升，确保柜内设备都能正常工作。需要说明的是，本实施例中加热器的工作过程所涉及的流程算法并不在本申请的保护范围内，且所涉及的流程算法是本领域技术人员可以通过常规技术得到的，故仅用于本领域技术人员对本实施例中加热器应用的理解。

如图5所示，是本申请的PLC及变频器控制电路原理图，变频器的输入端电性连接DO模块，变频器的输出端电性连接DI模块，DI模块与PLC控制器电性连接。其中，CPU模块上有6路DI通道，接入机柜面板中的6个控制按钮，同时CPU模块还和变频器、触摸屏、电能表、温度变送器以及4G模块进行通讯。DI模块接入现场采集的开关量信号，包括变频器运行、故障，上限位保护等，PLC控制器通过反馈到的状态实时控制设备运行。AI模块接入现场压力传感器数据。DO模块用来控制现场设备，包括变频器启动、运行方向，以及电机风扇、刹车的控制等，设备主要控制均由DO模式实现。需要说明的是，本实施例中变频器、DO模块、DI模块、PLC控制器、CPU模块、触摸屏、电能表、温度变送器以及4G模块之间的工作过程所涉及的流程算法并不在本申请的保护范围内，且所涉及的流程算法是本领域技术人员可以通过常规技术得到的，故仅用于本领域技术人员对本实施例中变频器、DO模块、DI模块、PLC控制器、CPU模块、触摸屏、电能表、温度变送器以及4G模块之间应用的理解。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围内。

Claims (8)

1.一种超长冲程抽油机同步节能控制系统，其特征在于，包括第一超长冲程控制机柜和第二超长冲程控制机柜，所述第一超长冲程控制机柜和所述第二超长冲程控制机柜均包括PLC控制器和变频器；

所述第一超长冲程控制机柜中的变频器直流母线端与所述第二超长冲程控制机柜中的变频器直流母线端电性连接；

所述第一超长冲程控制机柜中的变频器与所述第一超长冲程控制机柜中的PLC控制器电性连接，所述第二超长冲程控制机柜中的变频器与所述第二超长冲程控制机柜中的PLC控制器电性连接；

所述第一超长冲程控制机柜中的PLC控制器与所述第二超长冲程控制机柜中的PLC控制器通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种超长冲程抽油机同步节能控制系统，其特征在于，所述变频器通过总开关QF1电性连接三相电源，所述变频器电性连接电机，所述变频器电性连接制动电阻箱。

3.根据权利要求2所述的一种超长冲程抽油机同步节能控制系统，其特征在于，所述第一超长冲程控制机柜中的变频器通过开关QF7连接至XT3端子，所述第二超长冲程控制机柜中的变频器通过开关连接至XT3端子。

4.根据权利要求2所述的一种超长冲程抽油机同步节能控制系统，其特征在于，所述总开关QF1电性连接接触器KM1，所述接触器KM1电性连接电机风扇，所述总开关QF1电性连接接触器KM2，所述接触器KM2电性连接刹车器。

5.根据权利要求4所述的一种超长冲程抽油机同步节能控制系统，其特征在于，所述总开关QF1电性连接开关QF2，所述开关QF2电性连接隔离变压器，所述隔离变压器依次串联继电器KA01和继电器KA02，所述继电器KA02电性连接接触器KM1的线圈以及接触器KM2的线圈。

6.根据权利要求5所述的一种超长冲程抽油机同步节能控制系统，其特征在于，所述继电器KA02两端并联有开关SA2-2，所述继电器KA02和所述接触器KM1之间连接有急停按钮EB1。

7.根据权利要求4所述的一种超长冲程抽油机同步节能控制系统，其特征在于，所述变频器的输入端电性连接DO模块，所述变频器的输出端电性连接DI模块，所述DI模块与所述PLC控制器电性连接。

8.根据权利要求2所述的一种超长冲程抽油机同步节能控制系统，其特征在于，所述总开关QF1电性连接开关QF6，所述开关QF6电性连接加热器。