CN2336092Y - 游梁抽油机机械平衡调节装置电控制仪 - Google Patents
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Abstract
一种调节游梁抽油机机械平衡的电控制仪，属于电控仪表。其主体电路包括电流取样器、交直流转换放大器、电压与频率转换器、光电耦合器、微处理器、执行器等部分组成。能够动态地调整附加在抽油机上的机械平衡调节装置，协同机械平衡调节装置的应用，可使每台抽油机每年节约电费万元以上，具有重大的经济和社会效益。
Description
本实用新型是调节抽油机机械平衡的电控仪表。
目前，石油行业中绝大多数的油井，使用机械抽油机从地下采油。而常规游梁抽油机(图1)又是最广泛使用的机型，全国在用的这类抽油机有九万多台。由于井下油泵系统在提升和下降过程中所需要的外力不相等，在油泵(7)的往复过程中，抽油机扭矩不平衡，即机械不平衡。由此，导致抽油机的驱动电机(2)在油泵(7)提升和下降段工作电流不相等，称为电流不平衡。从而使电机的铜损增大，浪费电能，平均损失能达到15～20％。游梁抽油机的齿轮减速机(3)曲柄(4)上设置有配重块(5)，可以用来调整机械平衡。但必须停机调整，操作困难。调整也很难保证电流平衡率(电流平衡率是泵下降段和上升段驱动电机的峰值电流比)在0.9以上。为此，开发了异相型、前置型等变种的游梁抽油机，但仍不完美。有本人参与的“游梁抽油机械平衡调节装置”(中国专利申请号97224138.8)提出了在抽油机的游梁(6)上增设一套机械平衡调节装置(图2)的办法，通过伺服电机(11)转动，经行星减速机(10)联丝杠(8)，托动附加重块(9)(以下称重块)在游梁上作直线往复运动，调整机械平衡，彻底改变一直延用的静态调整方式，实现动态地调整电流平衡，其中必须由本电控制仪来实现调整。
设计本实用新型的基本思路是：采用电流互感器，在配电箱(1)里，驱动电机(2)的三相电源中的任一相上，监测工作电流并取样。通过仪表内的电路系统，对抽油机的机械平衡调节装置实施动态电控制，确保在外部条件变化时，保持电流平衡。
参考图三，电控制仪工作原理框图，可以了解本实用新型调制机械平衡调节装置的工作原理。电控制仪的电流互感器(12)，从驱动电机(2)任一相的电路上，取出电流信号，进行分析计算，比较和贮存，当泵上升段和下降段的峰值电流不相等时，启动伺服电机(11)，托动重块(9)向一个方面移动。在下一个泵运动的周期，经取样比较，峰值电流差值应该减小，表明重块移动方向正确。反之，伺服电机将自动反转，重块向相反方向移动。经过多次反复取样比较，当调整到峰值电流差值小于设定的允许误差时，伺服电机停止转动，重块停止移动，完成了机械平衡的调整。此时，表现为泵上升和下降段的峰值电流基本相等，即电流平衡。只要抽油机在工作，电流互感器(12)就不断在测取电流信号，无论由什么原因出现的机械不平衡，反映出泵上升和下降段峰值电流差超过设定值，电控制仪将重复上述的工作过程，调制机械平衡调节装置，保持动态的电流平衡。可以保证电流平衡率由0.63调到并稳定在0.98。
图4为本实用新型实施例的主体电路图，也是摘要附图。其主要特征是：在驱动电机(2)三相电源中任一相上设电流互感器(12)，在(12)的输出端并接能将电流信号转换为电压信号的电阻(13)，用于实现交直流转换的桥式整流单元(14)，并接在(13)的输出侧。(14)的直流输出端接滤波电解电容(15)，再联接有放大功能的射极跟随器(16)的输入端。(16)供电端接+5V机内电源。(16)的输出端接电压与频率转换器(17)的输入端。(17)供电端接+15V电源。由光电二级管(19)和光电三级管(20)组成的光电耦合器(21)。作为(19)负载的串接电阻(18)接+15V电源，(19)的正极接(17)的输出端。(20)的发射极接信号电阻(22)与具有贮存、计算、比较和分析等功能的微处理器(23)的输入端联接。(20)的集电极与(23)供电端接+5V电源。(23)的输出端联接执行器(承担伺服电机正反转功能)的两个无触点开关(24)和(25)。再由(24)、(25)接伺服电机(11)。以上联接构成其主体电路。
用本实施例调制机械平衡调节装置的过程是：电流互感器(12)，测出的交流电流，在电阻(13)上形成交流电压降，经桥式整流单元(14)和电容(15)实现交流直流转换。由射极跟随器(16)放大，再经过电压与频率转换器(17)变换成模拟信号。为提高抗干扰能力，通过光电耦合器(21)将信号送入具有贮存、计算、比较和分析功能的微处理器(23)。按时标规定，每4毫秒在微处理器内完成一次取样的记录和贮存，并进一步完成下面的动作。当1/2周期(油泵上下往复一次的时间为周期)运动完成，计算出该段平均电流值，确定峰值电流。以下1/2周期运动完成，同样计算出平均电流，确定峰值电流。比较两个1/2周期的峰值电流，再计算出电流差值，当实际的电流差大于设定的电流差时，一个无触点开关(24)，导通，转动伺服电机(11)，托动重块(9)改变位置。在下一个周期，两个1/2周期的峰值电流差应小于上一个周期的峰值电流差，伺服电机继续托动重块移动。如果先后两个周期峰值电流差没有减小，反而加大，导通的开关(24)自行关闭，开启另一个无触点开关(25)，使伺服电机(11)反转。在两个1/2周期峰值电流差小于设定的电流差值时，导通的开关关断，伺服电机停止转动，找到电流的平衡点，实现了电流平衡。
本电控制仪盘面上设有六位LED显示屏，可以分别显示各段平均电流、峰值电流和电流平衡率。备有联接打印机的插孔，接打印机能把显示屏显示的各种数据打印记录。本仪表中的时标、显示、记录和整流电源等部分电路为常规电路，不再叙述。本仪表设有手动开关，用于在未实施自动控制时，可以人为地启动伺服电机，改变重块位置。
本实施例具体技术参数：
1、工作电流取样范围：0-150A
2、平衡电流精度：＜0.5A
3、使用环境温度：-40～+60℃
4、使用环境湿度：＜90％
5、工作状态：连续
6、仪表额定功率：＜20W
电控制仪调制机械平衡调节装置的应用，可以使每台抽油机(以6型机为例)每年可以节约电费1万元以上(电费以每千瓦小时0.5元计算)。同时，可以减小抽油机驱动电机的额定功率。采油企业能够从中获得相当可观的直接经济效益。节省清洁能源消耗，无疑具有良好的环境效益和深远的社会意义。
Claims (1)
1、一种调节游梁抽油机机械平衡的电控制仪，其主体电路包括电流取样器、交直流转换放大器、电压与频率转换器、光电耦合器、微处理器和执行器等部分构成；
其特征在驱动电机(2)三相电源中的任何一相上，设置电流互感器(12)，在(12)的输出端并接电阻(13)，桥式整流单元(14)并接在(13)的输出侧，(14)的直流输出端接电解电容(15)，再联接射极跟随器(16)的输入端，(16)的输出端接电压与频率转换器(17)的输入端，光电二、三极管(19)、(20)组成光电耦合器(21)，(19)的正极接(17)的输出端，(20)的发射极接电阻(22)与微处理器(23)的输入端联接，(23)的输出端联接两个无触点开关(24)和(25)，再由(24)、(25)接伺服电机(11)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 98211391 CN2336092Y (zh) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | 游梁抽油机机械平衡调节装置电控制仪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN 98211391 CN2336092Y (zh) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | 游梁抽油机机械平衡调节装置电控制仪 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2336092Y true CN2336092Y (zh) | 1999-09-01 |
Family
ID=33966068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN 98211391 Expired - Fee Related CN2336092Y (zh) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | 游梁抽油机机械平衡调节装置电控制仪 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN2336092Y (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102338831A (zh) * | 2010-07-15 | 2012-02-01 | 蔡军 | 石油抽油机电工仪 |
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1998
- 1998-02-18 CN CN 98211391 patent/CN2336092Y/zh not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| CN102338831A (zh) * | 2010-07-15 | 2012-02-01 | 蔡军 | 石油抽油机电工仪 |
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