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