一種油田抽油機(jī)的變頻補(bǔ)償節(jié)能控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型屬于油田抽油機(jī)控制領(lǐng)域,具體涉及一種油田抽油機(jī)的變頻補(bǔ)償節(jié)能控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]地層中開采石油的方法可以分為兩大類:一類是利用地層本身的能量舉升原油,稱為自噴采油法;另一類是由于地層本身能量不足,必須人為地用機(jī)械設(shè)備給井內(nèi)液體補(bǔ)充能量,才能將原油舉升到地面,稱為人工舉升采油法或機(jī)械采油法。世界各國(guó)大都采用機(jī)械采油,而在機(jī)械采油中以游梁式抽油機(jī)所占的百分比最高。常規(guī)游梁式抽油機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、可靠性高、耐久性好、維修方便、適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)工況等優(yōu)點(diǎn),在采油機(jī)械中占有舉足輕重的地位。在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)仍是油田的首選采油設(shè)備。
[0003]在油田開采過程中,通常電動(dòng)機(jī)的裝機(jī)功率較大:一是栗裝置的設(shè)計(jì)能力按最大化的抽取要求選擇,設(shè)計(jì)及選型階段即存在能力過剩:二是隨著油井由淺入深的抽取,栗裝置的能力過剩隨流體總量的減少而加大,產(chǎn)量越趨降低,栗裝置的過剩能力就越嚴(yán)重;三是為保證抽油機(jī)的起動(dòng)要求;四是保證在運(yùn)行時(shí)有足夠的過載能力。而電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)以輕載運(yùn)行,因此造成抽油機(jī)與電動(dòng)機(jī)的荷載匹配不合理,即所謂“大馬拉小車”。這種現(xiàn)象普遍存在于油田開采中。特別是在油田的開發(fā)后期,機(jī)采井的產(chǎn)量急劇下降,抽油機(jī)在工作中存在著不同程度的“栗空”和“干抽”情況,工作效率低。能耗大,無效行程增加。
[0004]目前,我國(guó)抽油機(jī)的保有量在10萬臺(tái)以上,電動(dòng)機(jī)裝機(jī)總?cè)萘吭?500MW,每年耗電量愈百億kWh。電動(dòng)機(jī)的平均負(fù)荷率僅為20% ~30%,部分電動(dòng)機(jī)負(fù)荷率更低,造成能源的極9大浪費(fèi)。另外,在采油成本中,抽油機(jī)電費(fèi)占30%左右,年耗電量占油田總耗電量的20 %-30%,為油田電耗的第二位,僅次于注水。如果一臺(tái)抽油機(jī)節(jié)省一點(diǎn)能源消耗,則整個(gè)經(jīng)濟(jì)效益是相當(dāng)驚人的。
[0005]多年來,全世界各油田都在節(jié)能降耗降低生產(chǎn)成本方面,投入大量技術(shù)力量進(jìn)行研究,大量的節(jié)能裝置投入使用,也確實(shí)不同程度地起到了節(jié)能作用。國(guó)內(nèi)各油田也在部分油井上使用了節(jié)能裝置,但始終沒有一種產(chǎn)品被大面積推廣使用,其原因主要是價(jià)格問題,效果好的產(chǎn)品往往價(jià)格高,收回成本周期太長(zhǎng),價(jià)格低的產(chǎn)品節(jié)能效果又不明顯。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種油田抽油機(jī)的變頻補(bǔ)償節(jié)能控制裝置,該變頻補(bǔ)償節(jié)能控制裝置采用變頻控制,保證電動(dòng)機(jī)的輸出功率與負(fù)荷需求精確匹配,并根據(jù)油井的實(shí)際供液能力,動(dòng)態(tài)調(diào)整抽取速度,既節(jié)約電能,又增加原油產(chǎn)量,延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命O
[0007]為達(dá)到上述目的,本實(shí)用新型一種油田抽油機(jī)的變頻補(bǔ)償節(jié)能控制裝置的技術(shù)方案是:一種油田抽油機(jī)的變頻補(bǔ)償節(jié)能控制裝置,包括電動(dòng)機(jī),其特征是:該抽油機(jī)的變頻補(bǔ)償節(jié)能控制裝置還包括傳感器、數(shù)據(jù)采集單元和變頻補(bǔ)償控制單元;所述傳感器和數(shù)據(jù)采集單元將采集的數(shù)據(jù)信號(hào)傳送給變頻補(bǔ)償控制單元,由變頻補(bǔ)償控制單元通過間抽控制開關(guān)來控制電動(dòng)機(jī)的關(guān)?;騿?dòng),通過變頻調(diào)速來改變電動(dòng)機(jī)的速度;
[0008]所述傳感器用于采集油井負(fù)荷動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù),并將油井負(fù)荷數(shù)據(jù)發(fā)送到變頻補(bǔ)償控制單元,向電動(dòng)機(jī)發(fā)出間隙抽取原油的指令,控制電動(dòng)機(jī)關(guān)停或啟動(dòng);
[0009]所述數(shù)據(jù)采集單元用于采集油井的產(chǎn)能數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)信息發(fā)送給變頻襝控制單元,根據(jù)油井的實(shí)際供液能力,動(dòng)態(tài)調(diào)整電動(dòng)機(jī)的抽取速度;
[0010]所述變頻補(bǔ)償控制單元是通過閉環(huán)反饋系統(tǒng)控制,是由變頻器、PLC、溫度控制模塊、位置檢測(cè)模塊、制動(dòng)模塊、操作面板和參數(shù)調(diào)節(jié)面板組成;所述變頻器的輸入端與溫度控制模塊相連,其輸出信號(hào)端分別與電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)模塊連接,所述PLC的通訊端和信號(hào)控制端分別與變頻器的通訊端和信號(hào)控制端雙向控制連接,所述位置檢測(cè)模塊、操作面板和參數(shù)調(diào)節(jié)面板的信號(hào)輸出端分別與PLC的信號(hào)輸入端連接;
[0011]所述變頻器根據(jù)負(fù)載變化動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)輸入電機(jī)的電壓和電流,保證電動(dòng)機(jī)的輸出功率與負(fù)荷需求精確匹配,用于對(duì)抽油機(jī)中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié),把轉(zhuǎn)速控制細(xì)劃為上沖程轉(zhuǎn)速控制和下沖程轉(zhuǎn)速控制,在上沖程電機(jī)提高轉(zhuǎn)速,下沖程電機(jī)減低轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)功能;
[0012]所述PLC是用于存貯根據(jù)不同井況而編寫的程序,PLC根據(jù)隨時(shí)調(diào)節(jié)的運(yùn)行參數(shù)和位置檢測(cè)模塊輸入的信號(hào)以及內(nèi)部控制程序來決定其輸出信號(hào),在PLC內(nèi)部完成抽油機(jī)的加減速時(shí)間和上下沖程運(yùn)行頻率計(jì)算,并與變頻器進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊,將計(jì)算結(jié)果通過通訊傳輸上傳到變頻器,還可根據(jù)輸入的信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào),用以控制變頻器;
[0013]所述溫度控制模塊分別與變頻器和PLC的輸入端連接,用于調(diào)節(jié)變頻器和PLC的溫度,使其處于合適的溫度,保證變頻器和PLC正常工作;
[0014]所述位置檢測(cè)模塊用于在抽油機(jī)運(yùn)行過程中,通過脈沖計(jì)數(shù)的形式檢測(cè)抽油桿的位置,根據(jù)脈沖數(shù)自動(dòng)減速和換向;
[0015]所述制動(dòng)模塊是在變頻器控制下,使抽油機(jī)停在任意位置,方便檢測(cè)和維修,在系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下自動(dòng)斷電;
[0016]所述操作面板用于整機(jī)的自動(dòng)運(yùn)行指示和故障指示;
[0017]所述參數(shù)調(diào)節(jié)面板采用單片機(jī)控制,具有LED顯示,用于用戶調(diào)節(jié)抽油機(jī)的參數(shù),與PLC進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊傳輸。
[0018]所述PLC的型號(hào)是采用LG MASTER的K120S,內(nèi)置RS232和RS485通訊端口,支持多種通訊協(xié)議。
[0019]所述PLC是通過RS485通訊卡與變頻器進(jìn)行通訊傳輸。
[0020]所述參數(shù)調(diào)節(jié)面板與PLC之間的通訊傳輸是采用RS232通道。
[0021]在上述技術(shù)方案中,采用變頻控制技術(shù)的抽油機(jī),具有以下有益效果:第一,可根據(jù)油井的實(shí)際供液能力,動(dòng)態(tài)調(diào)整抽取速度,即節(jié)約電能,又增加原油產(chǎn)量;第二,使用變頻器后,電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)可由0.25-0.50提高到0.90以上,從而減輕了電網(wǎng)和變壓器的負(fù)擔(dān),降低了線損;第三,通過參數(shù)調(diào)節(jié)面板對(duì)沖程、沖次任意調(diào)節(jié),操作極為簡(jiǎn)單,無需復(fù)雜設(shè)定,不需停產(chǎn)調(diào)節(jié)速度,解決了因調(diào)速造成的停產(chǎn),從而提高了生產(chǎn)效率;第四,通過變頻對(duì)抽油機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié),根據(jù)抽油機(jī)的特殊工況,把轉(zhuǎn)速控制細(xì)劃為上沖程轉(zhuǎn)速控制和下沖程轉(zhuǎn)速控制,在上沖程電機(jī)提高轉(zhuǎn)速,下沖程電機(jī)減低轉(zhuǎn)速,從而減少漏失,提高栗交;第五,變頻器和制動(dòng)模塊配套使用,匹配性好,提高了整機(jī)的可靠性。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實(shí)用新型一種油田抽油機(jī)的變頻補(bǔ)償節(jié)能控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖;
[0023]圖2是本實(shí)用新型一種油田抽油機(jī)的變頻補(bǔ)償節(jié)能控制裝置中變頻補(bǔ)償控制單元的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型一種油田抽油機(jī)的變頻補(bǔ)償節(jié)能控制裝置作進(jìn)一步詳細(xì)說明。構(gòu)成本申請(qǐng)的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解,本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型,并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。
[0025]由圖1、圖2可見,本實(shí)施例的一種油田抽油機(jī)的變頻補(bǔ)償節(jié)能控制裝置是由電動(dòng)機(jī)、傳感器、數(shù)據(jù)采集單元和變頻補(bǔ)償控制單元組成。本實(shí)施例中,傳感器和數(shù)據(jù)采集單元將采集的數(shù)據(jù)信號(hào)傳送給變頻補(bǔ)償控制單元,由變頻補(bǔ)償控制單元通過間抽控制開關(guān)來控制電動(dòng)機(jī)的關(guān)?;騿?dòng),通過變頻調(diào)速來改變電動(dòng)機(jī)的速度;傳感器是用于采集油井負(fù)荷動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù),并將油井負(fù)荷數(shù)據(jù)發(fā)送到變頻補(bǔ)償控制單元,向電動(dòng)機(jī)發(fā)出間隙抽取原油的指令