CN2899283Y - 油田抽油机控制柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种油田抽油机控制柜，包括变频器、温控器、电位器、继电器、交流接触器、光电开关、电机，它还包括断路器、回馈制动单元和散热风机，所述的断路器外接交流电源与变频器输入端连接，变频器输出端与交流接触器连接，交流接触器与电机连接，变频器的控制端连接有电位器、继电器及光电开关，所述的回馈制动单元输入端连接于变频器直流端子上，回馈制动单元输出端通过断路器与电网接通。本实用新型结构简洁、功能合理实用、操作维护简易，并且能根据已知井况或产液量在一定范围内无级调节抽油机上、下冲程速度比或直接调节冲次，将抽油机下行势能转化为电能重复再利用，提高了机采效率，降低了能耗。

Description

油田抽油机控制柜

所属领域

本实用新型涉及油田目前常见的游梁平衡、曲柄平衡和复合平衡的三种游梁式抽油机的配套设施，具体说是一种油田抽油机控制柜。

背景技术

游梁式抽油机是目前各个油田所普遍采用的原油生产方式，但是目前的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，部分抽油机电气控制上虽然采用了变频调速加装能耗制动(制动电阻)以及各种控制传感器，但随之耗电量、电器元件的温升和成本都升高了，而且操作技术不易掌握。目前虽然研究出了各种不同控制方式的技术，但都不能使抽油机控制和工作处于最佳状态。例如：1.中国专利：ZL94244925.8的“油梁式抽油机的数控电平衡装置”提供了一种在原抽油机驱动电机上加装稀土永磁全速电机的方式，此装置只是解决了“油梁”的平衡问题，不能解决耗电量大、任意调节抽油冲次的问题。2.中国专利：ZL01211438.3“多功能增油控制器”采用了变频加装各种控制模块和传感器的控制技术，此项控制技术提高了抽油机的抽油效率和自动化程度，但是，增加了原有投资成本，同时采油工操作难度和故障处理的难度都有所加大。3.中国专利：ZL02243532.8“抽油机变频调速智能控制装置”介绍了一种变频加装制动单元(制动电阻)、PLC和传感器控制的技术，这种控制方式也解决了任意调节抽油机冲次和速度的问题，提高了抽油机的效率，有一定的节能效果。但是制动电阻的使用反而增加了电能的消耗，提高了各个元器件的温升，不适合高温环境中长期运行，再者PLC和传感器控制发生故障后采油工难以处理。

实用新型内容

本实用新型的目的是为油田采油的抽油机提供一种结构简捷、功能合理实用、操作维护简易，并且能根据已知井况或产液量在一定范围内无级调节抽油机上、下冲程速度比或直接调节冲次，将抽油机下行势能转化为电能重复再利用，以便提高机采效率和降低能耗及维护量的调速控制装置。

本实用新型的技术解决方案为：

一种油田抽油机控制柜，包括变频器、温控器、电位器、继电器、交流接触器、光电开关、电机，它还包括断路器、回馈制动单元和散热风机，所述的断路器外接交流电源与变频器输入端连接，变频器输出端与交流接触器连接，交流接触器与电机连接，变频器的控制端连接有电位器、继电器及光电开关，所述的回馈制动单元输入端连接于变频器直流端子上，回馈制动单元输出端通过断路器与电网接通。

本实用新型运行操作简单，只需合上断路器和中间继电器，电位器设定两段速度调节冲次，即可连续运行，程序充分简化，不会因操作而出现错误；易维护、投资成本低，各元器件之间连接简捷，功能实用，大大降低了故障率，减少了维护费用和投资成本；本装置采用了智能变频调速，开机时柔性起动，减小了对抽油机的硬性机械和电网的大电流冲击，而且能根据油井的实际供液能力，动态调整抽取速度，即节约电能，又增加原油产量，增产又节能，例如对于稠油井可以降低冲次，提高泵效，减少泵的空行程。由于装置中变频器的制动单元采用的是能量回馈方式，使变频器电网侧变流器成为可逆的，将再生电能就地回收到电网，弥补了单纯使用变频器或变频器加装制动电阻消耗的这部分(15～25％以上)电能。由于使用了滤波和电抗器装置，回收的电能完全符合国家电网标准。由此它包容了变频器能够节约的电能和再生电能的回收利用，较理想、较彻底的一次性实现了抽油机节能增效项目的改造。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图

图2为本实用新型另一种实施方式示意图

具体实施方式

本实用新型由断路器1、回馈制动单元2、变频器3、温控器4、散热风机5、电位器6、7、继电器8、9、交流接触器10、光电开关11和电机12构成，断路器1外接交流电源与变频器3输入端连接，变频器3输出端与交流接触器10连接，交流接触器10与电机12连接，变频器3的控制端连接有电位器6、7、继电器8、9及光电开关11。回馈制动单元2的输入端连接于变频器3直流端子上，回馈制动单元2的输出端通过断路器1与电网接通。变频器3中设有变频器整流3.1、电抗器3.2、滤波器3.3、变频器逆变3.4，电抗器3.2串联在变频器3的电源端，变频器整流3.1输入端与电源端连接，变频器整流3.1输出端串连在滤波器3.3输入端，滤波器3.3输出端与变频器逆变3.4输入端(直流端子)连接，变频器逆变3.4输出端与交流接触器连接。温控器4引入交流电源与散热风机5连接。

其工作过程以闭环控制运行方式为例说明：

首先合上断路器1，变频器3接受380V电源处于待命状态，同时电压检测开始工作，显示屏显示有“380V”字样，确认无误后合上中间继电器9，相应交流接触器10、中间继电器8、光电开关11开始工作，然后旋动电位器6、7设置冲次即电机转速，当电位器6(可以人为设为上行速度)和7(可以人为设为下行速度)设定后拖动电机旋转，抽油机开始工作，此时光电开关11开始检测抽油机曲柄上、下冲程顶点位置，运行至上顶点位置时发出一个开关信号接通电位器7，以下行速度运行，抽油机曲柄运行至下顶点位置时发出一个开关信号接通电位器6，以上行速度运行，这样抽油机就处在一种上、下不同速度连续往复的运行状态中。在连续的运行当中，变频器3及回馈制动单元2要散发出一定的热量，在封闭环境中此热量温升达到+30℃时温控器4工作，同时接通散热风机5开始排风散热，直至封闭体内温度降至+30℃以下后停止排风，由此可以将所有元器件的温升控制在+30℃以下工作。抽油机上抽油杆的往复运行中所有下行过程的再生电能通过回馈制动单元2滤波和噪声抑制后反馈到电网重新利用。变频器3对电机12运行参数具有动态检测功能，随时监测显示电机的电压、电流、功率、频率等参数，对电机12的欠压、过压、过流等故障具有延时报警和故障记录告知功能，在故障延时范围内不能自行解除时自动断开断路器1，同时记录故障原因。另外，在运行过程中，变频器3对电机12实施“转矩跟随”检测功能动态调节其输出转矩，在扭矩较大时自动启动高过载程序，使其在输入同等功率条件下输出较大的转矩，缩小了输入功率的波动范围。

在此过程中，如果井下液量和液面在恒定状态时，可以将上行速度调快，以增大抽油机液量的抽汲度，达到快速抽取；将下行速度调慢，以增加抽油杆液量的充盈度，达到多抽的目的。

本实用新型的回馈制动单元2也可以设置在变频器3中，将回馈制动单元2的输入端连接于变频器3直流端子上，回馈制动单元2的输出端与变频器3电源端接通。

其工作过程与上述相同：

首先合上断路器1，变频器3接受380V电源处于待命状态，同时电压检测开始工作，显示屏显示有“380V”字样，确认无误后合上中间继电器9，相应交流接触器10、中间继电器8、光电开关11开始工作，然后旋动电位器6、7设置冲次(电机转速)，当电位器6(可以人为设为上行速度)和7(可以人为设为下行速度)置设定后拖动电机旋转，抽油机开始工作，此时光电开关11开始检测抽油机曲柄上、下冲程顶点位置，上顶点位置时发出一个开关信号接通电位器7，以下行速度运行，抽油机曲柄运行至下顶点位置时发出一个开关信号接通电位器6，以上行速度运行，这样抽油机就处在一种上、下不同速度连续往复的运行状态中。在连续的运行当中，变频器3内置的回馈制动单元2要散发出一定的热量，在封闭环境中此热量温升达到+30℃时温控器4工作，同时接通散热风机5开始排风散热，直至封闭体内温度降至+30℃以下后停止排风，由此可以将所有元器件的温升控制在+30℃以下工作。抽油机上抽油杆的往复运行中所有下行过程的再生电能通过回馈制动单元2滤波和噪声抑制后反馈到电网(反馈量达到了所产生势能的97％)重新利用。变频器3对电动机12运行参数具有动态检测功能，随时监测显示电机的电压、电流、功率、频率等参数，对电机12的欠压、过压、过流等故障具有延时报警和故障记录告知功能，在故障延时范围内不能自行解除时自动断开断路器1，同时记录故障原因。另外，在运行过程中，变频器3对电机12实施“转矩跟随”检测功能动态调节其输出转矩，在扭矩较大时(慢爬坡)自动启动高过载程序，使其在输入同等功率条件下输出较大的转矩，缩小了输入功率的波动范围。

本实用新型的抽油机13为常规型油梁式抽油机；拖动电机12为普通6级三相异步电机；断路器1、中间继电器8、9及交流接触器10均采用浙江正泰电器集团生产的系列开关电路元件；智能变频器3和回馈制动单元2采用加拿大加能电子公司生产的配套产品；散热风机采用江苏无锡电讯电机厂的“高速无油轴流风机”；温控器4采用先进的“热敏磁性开关”；光电开关采用浙江洞头光电开关厂产品。本实用新型的电机12也可采用双速电机和超高转差电动机；光电开关11也可以采用“电感式接近开关”和“位置传感器”。

Claims (4)

1、一种油田抽油机控制柜，包括变频器、温控器、电位器、继电器、交流接触器、光电开关、电机，其特征在于它还包括断路器(1)、回馈制动单元(2)和散热风机(5)，所述的断路器(1)外接交流电源与变频器(3)输入端连接，变频器(3)输出端与交流接触器(10)连接，交流接触器(10)与电机(12)连接，变频器(3)的控制端连接有电位器(6)、(7)、继电器(8)、(9)及光电开关(11)，所述的回馈制动单元(2)输入端连接于变频器(3)直流端子上，回馈制动单元(2)输出端通过断路器(1)与电网接通。

2、根据权利要求1所述的一种油田抽油机控制柜，其特征在于所述的变频器(3)中设有变频器整流(3.1)、电抗器(3.2)、滤波器(3.3)、变频器逆变(3.4)，电抗器(3.2)串联在变频器(3)的电源端，变频器整流(3.1)输入端与电源端连接，变频器整流(3.1)输出端串连在滤波器(3.3)输入端，滤波器(3.3)输出端与变频器逆变(3.4)输入端连接，变频器逆变(3.4)输出端与交流接触器(10)连接。

3、根据权利要求1所述的一种油田抽油机控制柜，其特征在于所述的回馈制动单元(2)设置在变频器(3)中，回馈制动单元(2)的输入端连接于变频器(3)直流端子上，回馈制动单元(2)输出端与变频器(3)电源端接通。

4、根据权利要求1所述的一种油田抽油机控制柜，其特征在于所述的温控器(4)引入交流电源与散热风机(5)连接。

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