KR101521781B1 - 석유채굴기 소비 전력 절감 장치 - Google Patents

석유채굴기 소비 전력 절감 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101521781B1
KR101521781B1 KR1020140047793A KR20140047793A KR101521781B1 KR 101521781 B1 KR101521781 B1 KR 101521781B1 KR 1020140047793 A KR1020140047793 A KR 1020140047793A KR 20140047793 A KR20140047793 A KR 20140047793A KR 101521781 B1 KR101521781 B1 KR 101521781B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
stroke
output
current
inverter
Prior art date
Application number
KR1020140047793A
Other languages
English (en)
Inventor
이경순
Original Assignee
주식회사 에이알티코리아
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 에이알티코리아 filed Critical 주식회사 에이알티코리아
Priority to KR1020140047793A priority Critical patent/KR101521781B1/ko
Priority to US14/460,215 priority patent/US9331621B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101521781B1 publication Critical patent/KR101521781B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/14Estimation or adaptation of motor parameters, e.g. rotor time constant, flux, speed, current or voltage
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/12Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
    • E21B43/121Lifting well fluids
    • E21B43/126Adaptations of down-hole pump systems powered by drives outside the borehole, e.g. by a rotary or oscillating drive
    • E21B43/127Adaptations of walking-beam pump systems
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/008Monitoring of down-hole pump systems, e.g. for the detection of "pumped-off" conditions
    • E21B47/009Monitoring of walking-beam pump systems
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/0004Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters

Abstract

본 발명은 석유 등의 자원을 채굴하기 위한 석유채굴기 소비 전력 절감 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자원 채굴 시스템(펌프잭)의 상승행정(Up Stroke)과 하강행정(Down Stroke)시 전동기에 발생하는 전류와 전압을 감지하여 토크
Figure 112014038046459-pat00002
(kg.m)의 공식에 의해 얻어지는 실시간의 부하토크를 교류증폭기 및 전압변환기에서 환산하고, 이를 본 출원인이 선 출원하여 등록된 "등록 제 10-0862579호"의 "인버터를 이용한 주전류 검출, 분석 및 회귀에 의한 전기 에너지 절감장치"에 연결시킨 후, 전압 전류 변환기에 의해 직류 (DC)20-40㎃로 역출력하여 인버터의 아나로그 단자인 4-20㎃로 연결케하므로써 상승행정(Up Stroke)때인 중부하(Heavy Load)에는 자동적으로 속도를 느리게 하고 하강행정(Down Stroke)때인 경부하(Un Load)시에는 자동적으로 속도를 빠르게 하여 역기전력(Back EMF : Counter electromotive force)을 최소화하는 동시에 전체행정(One Cycle : SPM)은 변화없이 동일하게 유지토록 하는 방식에 의해 전기에너지의 사용을 절감토록 한 석유채굴기 소비 전력 절감 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 채굴기의 일측에 채굴기(펌프잭)의 상승행정(Up Stroke)과 하강행정(Down Stroke)시 발생되는 전류와 전압을 감지하여 토크공식에 의해 얻어지는 실시간 부하토크를 환산하여 그 부하토크에 따른 출력값을 통해 상승행정(Up Stroke)때인 중부하(Heavy Load)에는 자동적으로 속도를 느리게 하고 하강행정(Down Stroke)때인 경부하(Un Load)시에는 자동적으로 속도를 빠르게 하여 역기전력(Back EMF : Counter electromotive force)을 최소화하는 동시에 전체행정(One Cycle : SPM)은 변화없이 동일하게 유지토록 하는 유도전동기가 설치됨을 특징으로 한 석유채굴기 소비 전력 절감 장치가 제공된다.

Description

석유채굴기 소비 전력 절감 장치{Electronic power saving device for oilwell diggers: Pump Jack}
본 발명은 석유 등의 자원을 채굴하기 위한 석유채굴기 소비 전력 절감 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자원 채굴 시스템(펌프잭)의 상승행정(Up Stroke)과 하강행정(Down Stroke)시 전동기에 발생하는 전류와 전압을 감지하여 토크
Figure 112014038046459-pat00001
(kg.m)의 공식에 의해 얻어지는 실시간의 부하토크를 교류증폭기 및 전압변환기에서 환산하고, 이를 본 출원인이 선 출원하여 등록된 "등록 제 10-0862579호"의 "인버터를 이용한 주전류 검출, 분석 및 회귀에 의한 전기 에너지 절감장치"에 연결시킨 후, 전압 전류 변환기에 의해 직류 (DC)20-40㎃로 역출력하여 인버터의 아나로그 단자인 4-20㎃로 연결케하므로써 상승행정(Up Stroke)때인 중부하(Heavy Load)에는 자동적으로 속도를 느리게 하고 하강행정(Down Stroke)때인 경부하(Un Load)시에는 자동적으로 속도를 빠르게 하여 역기전력(Back EMF : Counter electromotive force)을 최소화하는 동시에 전체행정(One Cycle : SPM)은 변화없이 동일하게 유지토록 하는 방식에 의해 전기에너지의 사용을 절감토록 한 석유채굴기 소비 전력 절감 장치에 관한 것이다.
주지되어 있는 바와 같이 지하 또는 해저에 매장된 천연 자원은 인류의 생존에 필수적이고, 이에 따라 다양한 자원 채굴기가 사용되고 있다.
이 중 펌프 잭(Pump Jack) 시스템은 유전이나 천연 가스의 발굴에 필수적인 장비이고, 육상이나 해상 에서 산유국 또는 비산유국의 유전 보유회사들이 사용하고 있으며, 매년 빠른 속도로 펌프 잭 설비 수량이 증가하고 있다.
특히, 산유국에 널리 분포되어 있는 펌프 잭의 수는 이미 약 200만대를 상회하고 있다.
이와 같이 지금껏 개발되어 사용되어 온 펌프 잭제어 시스템에는 단순히 속도만 가변 시키는것과, 속도를 가변 시키면서 역기전력(Back EMF)을 전원(Source) 쪽으로 보내는 Regeneration(전력재생) 장치 및 펌프 잭의 감속 기어 대신 유압 또는 에어(Air) 시스템으로 교체 개발한 것 등이 있었으나, 이는 가격이 매우 고가이며 교체 또는 신설해야 한다는 문제점이 있었고, 전기에너지 절약자체가 미비하여 ROI(투자회수기간)이 길어서 보급 장착에 많은 어려움이 발생되는 등 여러 가지의 문제점이 있었다.
따라서, 석유 채굴기등의 보다 효율적인 제어기술과 이를 통한 전력절감 기술이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 본 출원인이 선 출원하여 등록된 "등록 제 10-0862579호"의 "인버터를 이용한 주전류 검출, 분석 및 회귀에 의한 전기 에너지 절감장치"를 이용하여 실시간으로 변동되는 부하의 힘을 출력전류로 감지하고 직류전류(DC Current)로 환산한 뒤, 이를 인버터의 아날로그 입력단자(4 - 20㎃)에 연결하여, 채굴기의 Up-Stroke 시 전류가 상승할 경우에는 주파수를 낮추도록하고 Down-Stroke시 전류가 낮아질 때에는 주파수를 높이도록 하여 전체 생산 공정 Cycle(SPM)에는 변화가 없도록 할 수 있는 석유채굴기 소비 전력 절감 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
그리고 Up-Stroke의 Heavy-Load 시에는 느린 동작으로 전력소모를 줄이는 동시에 Down-Stroke때인 Un-Load 시에는 반동추(Connter Weight)의 무게에 의해 전동기의 정격회전수(r.p.m)보다 회전수가 증가하여 역기전력을 발생시키게 되는데 이를, 한계속도까지 자동적으로 주파수를 증가시켜서 Un-Load시 발생하는 역기전력(Back EMF)도 “0”에 가깝도록 최소화시킬 수 있는 석유채굴기 소비 전력 절감 장치를 제공함에 다른 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 채굴기의 일측에 채굴기(펌프잭)의 상승행정(Up Stroke)과 하강행정(Down Stroke)시 발생되는 전류와 전압을 감지하여 토크공식에 의해 얻어지는 실시간 부하토크를 환산하여 그 부하토크에 따른 출력값을 통해 상승행정(Up Stroke)때인 중부하(Heavy Load)에는 자동적으로 속도를 느리게 하고 하강행정(Down Stroke)때인 경부하(Un Load)시에는 자동적으로 속도를 빠르게 하여 역기전력(Back EMF : Counter electromotive force)을 최소화하는 동시에 전체행정(One Cycle : SPM)은 변화없이 동일하게 유지토록 하는 유도전동기가 설치됨을 특징으로 한 석유채굴기 소비 전력 절감 장치를 제공한다.
본 발명의 석유채굴기 소비 전력 절감 장치(100)는 채굴기(Pump Jack)의 일주기(One SPM : One-Cycle)를 동일하게 하면서 Up-Stroke(Heavy-Load)시에는 속도를 느리게하여 전기 에너지 절감(Electric Power Saving) 효과를 얻는 동시에 시추로드 하부의 홀펌프 및 Bucket에는 기포(Air Bubble)가 적게 함유되도록 하므로써, 석유 생산량을 증가 효과도 기대되는 2중의 효과가 있다.
그리고 자원 채굴기(일명 Pump Jack)를 구동하는 전동기의 전력소모를 크게 줄일 수 있고, 역기전력(Back EMF) 또한 자동적으로 극소화 할 수 있으므로 제어시스템의 구입 및 장착 비용이 절감되는 등 여러 가지의 효과가 있다.
도 1은 종래의 인버터를 이용한 주전류 검출, 분석 및 회귀에 의한 전기 에너지 절감장치의 작동 상태도.
도 2는 본 발명의 전체적인 작동 상태도.
도 3은 본 발명의 실시된 채굴기의 예시도.
도 4는 종전의 전동기 회전, 전류, 토크, 역기전력(예)과 본 발명의 전동기 회전 및 역기전력 도시(예)를 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명이 적용된 이후의 채굴기 동작 비교 예시도.
도 6는 미국 Texas 실제 시험 자료(Field Test Confirmed Sheet).
도 7은 테스트 출력자료.
도 8은 다른 테스트 출력자료.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 인버터를 이용한 주 전류 검출, 분석 및 회귀에 의한 전기 에너지 절감장치의 작동 상태도이고, 도 2는 본 발명의 전체적인 작동 상태도이며, 도 3은 본 발명에 의한 소비전력 절감 장치가 적용 될 수 있는 채굴기(Pump Jack)의 실체를 나타내는 예시도이고, 도 4는 종전의 전동기 회전, 전류, 토크, 역기전력(예)과 본 발명의 전동기 회전 및 역기전력 도시(예)를 나타낸 예시도이며, 도 5는 본 발명이 적용된 이후의 채굴기 동작 비교 예시도이고, 도 6는 미국 Texas 실제 시험 자료(Field Test Confirmed Sheet)이며, 도 7은 테스트 출력자료이고, 도 8은 다른 테스트 출력자료이다.
본 발명을 설명하기에 앞서 우선 본 발명의 소비 전력 절감 장치(100)가 설치되는 채굴기(200)는 도 3에 도시된 바와 같이 워킹 빔(Walking beam)(210)과, 호스 헤드(Horse head)(220)와, 시추 로드(Polished Rod)(230)와, 삼손 포스트(Samson Post)(240)와, 기어 감속기(Reduction Gear)(250)와, V-벨트(260) 및 반동추(Counter Weight)(270)를 포함하여 구성된다.
이때 상기 채굴기(200)의 동력원은 V-벨트(260)를 통하여 기어 감속기(250)로 전달된다. 그리고 유도전동기(1)는 호스 헤드(220)가 상하로 이동하면서 자원을 퍼올릴 수 있도록 워킹빔(210)을 구동시킨다.
이 과정에서 반동추(270)는 호스 헤드(220)가 일정한 동작을 반복하도록 호스 헤드(220)와의 무게 평형을 이룬다.
또한 시추 로드(230) 하부에는 홀 펌프(Hole Pump)(290)가 존재한다.
이러한 채굴기(200)의 작동 중 업 스트로크의 경우 트래블 밸브가 폐쇄되고 스탠딩 밸브가 열리면서 펌프 배럴은 자원으로 채워지고, 트래블 밸브가 열리고 스탠딩 밸브가 닫힌다. 그리고 피스톤은 행정의 끝에 도달하고 프로세스를 다시 반복한다.
이러한 채굴기(200)에는 채굴기(200)의 승하강을 위해 유도전동기(1)가 장착되고, 상기 유도전동기(1)에는 전력 계통으로부터 전력 케이블을 통해 3상 교류 전원이 공급되는데, 이러한 3상 교류 전원은 인버터(2)를 통해 유도전동기(1)로 공급된다.
이와 같이 구성된 작업용 리프트는 자원 채굴기(200)가 하강 이동하는 경우, 회생전력(Regeneration Power)이 발생하는 구조로 되어 있다.
본 발명은 도 2 또는 도 3의 유도전동기(1)의 출력전류를 도 2의 CT(3)에 의해 검출하고 CT(3)에 의해 검출된 전류값을 본 출원인이 선 출원하여 등록된 "등록 제 10-0862579호"의 "인버터를 이용한 주전류 검출, 분석 및 회귀에 의한 전기 에너지 절감장치"에 연결시켜서 도 3의 채굴기(200)용 유도전동기(1)를 도 4에 도시된 바와 같이 Up-Stroke (Heavy-Load)시에는 속도를 줄여주고 Down-Stroke(Un-Load)시에는 속도를 높여서 동일한 SPM(Stroke Per Minute) 상태에서 전력절감과 생산량 증대 효과를 얻을 수 있는 효율적인 제어 기술을 가진 석유채굴기 소비 전력 절감 장치(100)에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 석유채굴기 소비 전력 절감 장치(100)를 설명하기에 앞서 상기 "인버터를 이용한 주전류 검출, 분석 및 회귀에 의한 전기 에너지 절감장치"의 회귀장치회로(50) 구조를 간단하게 설명하자면 다음과 같다.
즉, 도 1에 표시된 바와 같이 AC 18V 입력(4)이 정전압 레귤레이터(5)에 입력되어 12V D/C전압(6)과 5V D/C전압(7)로 분리 출력된 다음 다시 부전압(-)을 생성하는 레귤레이터(8)에 입력되어 상기한 12V D/C전압(6)은 -12V D/C전압(9)의 부전위로 전환되어 전압/전류 변환기(10)에 입력된 후 이중에서 일부는 4-20㎃ 출력부(11)를 통해 인버터(2)에 입력되어 V.V.V.F 기능에 의한 적정전압으로 유도전동기(1)를 가동하게 되고 교류 증폭기 및 전압변환기(12)와 전압/전류 변환기(10)의 이상 발생시에는 에러검출회로(13)가 인버터(2)에 전달되어 바이패스회로(14)를 구동시켜서 인버터(2)의 V.V.V.F 기능을 차단토록 한뒤 전원 공급을 직결도록하며 정상 가동으로 복귀 된 후에는 다시, CT(전류검출기)(3)에서 전류를 검출하여 전류입력(15)을 통해 교류 증폭기 및 전압 변환기(12)와 전압/전류 변환기(10)로 입력되고, 교류 증폭기 및 전압 변환기(12)와 전압/전류 변환기(10)에서 에러가 검출 될 경우 에러검출회로(13)을 거쳐 에러접점출력부(16)에서 일부는 바이패스회로(14)로 입력되어 다시 전원을 직결 공급하는 인버터차단(17)를 거쳐서 곧바로 유도전동기(1)로 입력되어 한편, 상기한 5V D/C 전압(7)은 레귤레이터(8)를 거쳐 다시 -5V D/C 전압(18)이 되어 상기 교류 증폭기 및 전압변환기(12)에 전원으로 입력 된 후 이중 일부는 4-20㎃ 출력부(11)를 통해 인버터(2)에 입력되고, 인버터(2) 구동후에는 다시 CT(전류검출기)(3)에서 검출된 전류가 전류입력(15)를 통해 교류증폭기 및 전압 변환기(12)로 인입되고, 다시 전압/전류 변환기(10)로 변환되어 순환하게 되는 구조로 되어 있다.
여기서, 본 발명은 이러한 구조를 가진 기존의 특허 출헌 "등록 제 10-0862579호"의 회귀장치회로(50)에 연결 및 설치 되어 일부구조가 변형된 것으로써, 첨부 도 2에 도시된 바와 같이 CT(전류 검출기)(3)에서 전류를 검출하여 교류 증폭기 및 전압변환기(12)를 거쳐 전압/전류변환기(10)에서 DC 4-20㎃ 출력으로 변환되지 않고 반대로 DC 20-4㎃로 역출력되도록 전환되어 인버터(2)에 입력되는 구조로 구성되는데, 여기서 상기 AC전류입력(15) 단계부터 교류 증폭기 및 전압변환기(12)까지는 동일하나 전압/전류변환기(10)에서는 회귀장치회로(50)에서의 4-20㎃출력(11)가 본 발명의 전력 절감 장치(100)에서는 20-4㎃역출력(19)에서 20-4㎃으로 역출력 되도록 변환한것으로써, 도 2에 도시된 바와 같이 CT(3) 출력값(0-5A)과 인버터(2) 출력 주파수는 서로 반대 값을 갖게 되어 도 4에 도시된 바와 같이, Up-Stroke(Heavy-Load)시에는 전압/전류변환기(10)를 통해 4㎃에 가까워지도록 출력 하게되므로 인버터(2)의 주파수가 떨어지고 반대로 Down-Stroke(Un-Load)시에는 CT(3)를 통한 전류입력값이 내려가게되어 전압/전류변환기(10)를 통한 DC 출력값이 20㎃에 가깝게 상승 되므로 인버터(2)의 주파수 또한 올라가게 된다.
한편, 도 4와 5에 도시된 바와 같이 Down-Load시 도 3의 반동추(Counter Weight)(270) 효과로 인하여 인버터(2)의 DC 충전전압이 역기전력(Back EMF)에 의해 상승하게 되면 AC 출력전압 또한 상승하게 되므로 충전 전압 감지 컨버터(Converter)(20)를 통하여 컨버터(20)의 DC, 0-2.5V 출력 전압이 전압/전류 변환기(10)에 입력되어 충전전압이 정격이상으로 상승하게 되면 4-20㎃출력(11)을 20㎃에 가까운 방향으로 상승 출력 시켜서 Down Strok(Un-Load)시 발생하는 역기전력을 상쇄 시키는 높이까지 속도를 증가 시킨다.
다시 말해서, 컨버터(20)에는“스위칭 모드 파워서플라이의 크로스레귤레이션(미도시)” 회로가 포함되며 여기에는 트래킹 모드(Tracking Mode)와 레귤레이션모드(Regulation Mode)로 구성되어 트래킹 모드는 액추에이터(Actuator) 또는 액추에이터에 연결된 기기에 대한 소정의 목표치의 위치, 즉 유도전동기(1)의 속도에 도달 하기위한 제어에 해당하며, 레귤레이션 모드는 트래킹 모드에 의해 목표치에 도달한 후 발생하는 헌팅 현상을 제어하기 위한 정밀제어에 해당한다. 유도전동기(1)의 입력측 즉, 인버터(2)의 출력전압을 검출하여 Down-Load(Un-Load)시 반동추(Counter Weight)(270)에 의해 발생하는 역기전력(Back-EMF)을, 인버터(2)가 견딜수 있는 한계 이전까지 도 2의 컨버터(20)에서 AC전압을 검출하게 되고 설정 한계 이상이 검출되면 컨버터(20)를 거친 DC 0-2.5V의 출력 전압이 도 2의 전압/전류 변환기(10)에 입력되어 트래킹 모드(Tracking Mode) 설정 목표치 이상일 때에만 20㎃에 가까운 방향으로 증가시키게 되므로 유도전동기(1)의 속도 또한 상승하게 되어 역기전력(Back-EMF)를 최소화 시키게 된다.
따라서, 본 발명의 석유채굴기 소비 전력 절감 장치(100)의 특징은, 채굴기(Pump Jack)(200)의 일주기(One SPM : One-Cycle)를 동일하게하면서 Up-Stroke(Heavy-Load)시에는 속도를 느리게하여 전기 에너지 절감(Electric Power Saving) 효과를 얻는 동시에 도 3에 도시된 시추로드(230) 하부의 홀펌프(290) 및 Bucket에는 기포(Air Bubble)가 적게 함유되도록 하므로써, 석유 생산량을 증가 효과도 기대되는 2중의 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부한 도면에 의해 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환, 변형 및 변환이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서, 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 명백할 것이다.
1 : 유도전동기 2 : 인버터
3 : CT 4 : AC18입력
5 : 정전압레귤레이터 6 : 12V D/C전압
7 : 5V D/C전압 8 : 레귤레이터
9 : -12V D/C전압 10 : 전압/전력 변환기
11 : 4-20mA출력 12 : 교류증폭기 및 전압변환
13 : 에러검출회로 14 : 바이패스회로
15 : 전류입력 16 : 에러접점출력
17 : 인버터차단 18 : -5 D/C전압
19 : 20-4mA역출력 20 : 컨버터
50 : 회귀장치회로
200 : 채굴기 210 : 워킹 빔(Walking beam)
220 : 호스 헤드(Horse head) 230 : 시추 로드(Polished Rod)
240 : 삼손 포스트(Samson Post) 250 : 기어 감속기(Reduction Gear)
260 : V-벨트 270 : 반동추(Counter Weight)
290 : 홀 펌프(Hole Pump)
100 : 전력 절감 장치

Claims (3)

  1. 채굴기(200)의 일측에 채굴기(펌프잭)(200)의 상승행정(Up Stroke)과 하강행정(Down Stroke)시 발생되는 전류와 전압을 감지하여 토크공식에 의해 얻어지는 실시간 부하토크를 환산하여 그 부하토크에 따른 출력값을 통해 상승행정(Up Stroke)때인 중부하(Heavy Load)에는 자동적으로 속도를 느리게 하고 하강행정(Down Stroke)때인 경부하(Un Load)시에는 자동적으로 속도를 빠르게 하여 역기전력(Back EMF : Counter electromotive force)을 최소화하는 동시에 전체행정(One Cycle : SPM)은 변화없이 동일하게 유지토록 하는 유도전동기(1)가 설치된 것에 있어서,
    상기 유도전동기(1)를 통해 감지된 부하토크의 출력값은 CT(전류 검출기)(3)를 통해 검출되어 전류입력(15)과 교류 증폭기 및 전압변환기(12)를 차례로 거쳐 전압/전류변환기(10)에서 DC 4-20㎃ 출력으로 변환되지 않고 반대로 DC 20-4㎃역출력(19)으로 역출력되어 인버터(2)에 입력됨을 특징으로 한 석유채굴기 소비 전력 절감 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 유동전동기(1)의 CT(3) 출력값(0-5A)과 인버터(2)의 출력 주파수는 서로 반대 값을 갖게 되어 채굴기(200)의 상승행정(Up-Stroke,Heavy-Load)시에는 출력값이 전압/전류변환기(10)을 통해 4㎃에 가까워지도록 출력되어 인버터(2)의 주파수가 떨어지고, 채굴기(200)의 하강행정(Down-Stroke,Un-Load)시에는 CT(3)를 통한 전류입력값이 내려가게 되어 전압/전류변환기(10)를 통한 DC 20-4㎃역출력(19)이 20㎃에 가깝게 상승되면서 인버터(2)의 주파수 또한 올라가게 되어 항상 전체 생산 공정 Cycle(SPM)에는 변화가 없도록 유지하게 됨을 특징으로 한 석유채굴기 소비 전력 절감 장치.
KR1020140047793A 2014-04-22 2014-04-22 석유채굴기 소비 전력 절감 장치 KR101521781B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140047793A KR101521781B1 (ko) 2014-04-22 2014-04-22 석유채굴기 소비 전력 절감 장치
US14/460,215 US9331621B2 (en) 2014-04-22 2014-08-14 Electric power saving device for motor of pump jacks apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140047793A KR101521781B1 (ko) 2014-04-22 2014-04-22 석유채굴기 소비 전력 절감 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101521781B1 true KR101521781B1 (ko) 2015-05-21

Family

ID=53395122

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140047793A KR101521781B1 (ko) 2014-04-22 2014-04-22 석유채굴기 소비 전력 절감 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9331621B2 (ko)
KR (1) KR101521781B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102075875B1 (ko) * 2019-10-02 2020-02-10 이경순 인버터를 이용한 전동기전력 부하 최적제어장치

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10100623B2 (en) * 2015-06-30 2018-10-16 KLD Energy Nano-Grid Systems, Inc. Intra-stroke cycle timing for pumpjack fluid pumping
CN110952955B (zh) * 2018-09-26 2023-06-20 中国石油化工股份有限公司 抽油机运行自动控制装置及节能方法
CN112422016B (zh) * 2019-08-22 2022-06-24 深圳市正弦电气股份有限公司 一种油田抽油机自适应智能节能控制方法及其控制系统
CN111884557B (zh) * 2020-06-23 2022-02-01 中国石油天然气股份有限公司 一种基于电机功率转矩的抽油机控制方法
CN113622880B (zh) * 2021-07-28 2022-07-22 陕西埃菲克能源科技有限公司 一种基于变频技术的不停机间抽方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH089118Y2 (ja) * 1990-08-02 1996-03-13 株式会社明電舎 インバータホイスト
KR19990079695A (ko) * 1998-04-08 1999-11-05 구자홍 센서리스 비엘디씨(bldc)모터가 설치된 압축기의 운전방법
KR100862579B1 (ko) * 2007-01-12 2008-10-09 아트세이버 주식회사 인버터를 이용한 주전류 검출, 분석 및 회귀에 의한 전기 에너지 절감장치
KR20110006993A (ko) * 2009-07-15 2011-01-21 엘지전자 주식회사 승마 장치용 모터의 속도 제어장치

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5846957B2 (ja) * 1979-02-21 1983-10-19 株式会社東芝 転流角制御装置
GB2253099B (en) * 1991-02-20 1995-04-26 Hitachi Ltd Method and apparatus for control of inverter
US5883489A (en) * 1996-09-27 1999-03-16 General Electric Company High speed deep well pump for residential use
JP4661590B2 (ja) * 2005-12-27 2011-03-30 パナソニック株式会社 洗濯乾燥機のモータ駆動装置
JP5002335B2 (ja) * 2007-05-29 2012-08-15 株式会社東芝 モータ制御装置,洗濯機及びモータ制御方法
JP2010233301A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Hitachi Car Eng Co Ltd センサレス・ブラシレスモータ制御装置及びそれを用いた電動流体ポンプ
US9263982B2 (en) * 2013-03-15 2016-02-16 Steering Solutions Ip Holding Corporation Motor control system having common-mode voltage compensation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH089118Y2 (ja) * 1990-08-02 1996-03-13 株式会社明電舎 インバータホイスト
KR19990079695A (ko) * 1998-04-08 1999-11-05 구자홍 센서리스 비엘디씨(bldc)모터가 설치된 압축기의 운전방법
KR100862579B1 (ko) * 2007-01-12 2008-10-09 아트세이버 주식회사 인버터를 이용한 주전류 검출, 분석 및 회귀에 의한 전기 에너지 절감장치
KR20110006993A (ko) * 2009-07-15 2011-01-21 엘지전자 주식회사 승마 장치용 모터의 속도 제어장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102075875B1 (ko) * 2019-10-02 2020-02-10 이경순 인버터를 이용한 전동기전력 부하 최적제어장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20150303854A1 (en) 2015-10-22
US9331621B2 (en) 2016-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101521781B1 (ko) 석유채굴기 소비 전력 절감 장치
US8604639B2 (en) Power limiting control for multiple drilling rig tools
US8851860B1 (en) Adaptive control of an oil or gas well surface-mounted hydraulic pumping system and method
KR101874130B1 (ko) 유압에너지의 회수를 위한 장치 및 방법
AU2010315629A1 (en) Control device, oil well with device and method
CN103885367B (zh) 一种基于最佳冲次辨识的抽油机智能控制系统及方法
MX2007002252A (es) Caballete de bomba y metodo de bombeo.
CN104131806A (zh) 交流变频恒功率自动送钻系统
EP4015764A1 (en) Pumpjack having linear alternator
CN205206792U (zh) 潜油直驱螺杆泵采油设备
CN101881146A (zh) 一种摇摆式双井抽油机
CN105257275A (zh) 一种石油钻机自动送钻系统
CN100513739C (zh) 差平衡压力抽油机
CN203612856U (zh) 一种基于高效智能安全石油钻井绞车系统的专用控制系统
CN102421690A (zh) 一种用于液压升降装置的控制系统
WO2017040500A1 (en) Method and system for monitoring the performance of oil or gas drilling equipment
CN103132978A (zh) 石油钻机钻柱的升降控制系统
KR20150088600A (ko) 자원 채굴기용 소비 전력 절감 장치
CN1032601C (zh) 桅杆式数控抽油机
US11942781B2 (en) Power management at a wellsite
CN103132984A (zh) 石油钻机自动送钻控制系统及其自动送钻控制方法
CN103132919A (zh) 油田井架起放控制方法
CN2580108Y (zh) 一种变冲数抽油机
KR20170032970A (ko) 호이스팅 윈치가 구비된 해상 부유물의 역학적 에너지 재활용 장치 및 방법
CN103132977A (zh) 应用于石油钻机钻柱的升降控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180515

Year of fee payment: 4