游梁式抽油機(jī)智能節(jié)電調(diào)速控制裝置制造方法及圖紙

本實(shí)用新型專利技術(shù)提出了一種游梁式抽油機(jī)智能節(jié)電調(diào)速控制裝置，包括：工作電機(jī)；信息反饋模塊，與所述工作電機(jī)電性連接，反饋所述工作電機(jī)在運(yùn)行時(shí)的電壓、電流、力矩和轉(zhuǎn)速參數(shù)；可編程DSP伺服系統(tǒng)，與所述工作電機(jī)和所述信息反饋模塊電性連接；以及分別與可編程DSP伺服系統(tǒng)電性相連的速度調(diào)節(jié)模塊、控制按鈕、電源模塊和人機(jī)對(duì)話模塊。其中所述可編程DSP伺服系統(tǒng)包括位置環(huán)、力矩環(huán)控制電路和所述電流環(huán)、速度環(huán)控制電路，所述位置環(huán)、力矩環(huán)控制電路和所述電流環(huán)、速度環(huán)控制電路電性連接。本實(shí)用新型專利技術(shù)有效地解決了抽油機(jī)啟動(dòng)困難、轉(zhuǎn)速不易調(diào)節(jié)及驢頭下降時(shí)的反發(fā)電現(xiàn)象，節(jié)電效果明顯。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及石油鉆井領(lǐng)域，特別涉及游梁式抽油機(jī)的電機(jī)智能控制領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
游梁式抽油機(jī)是石油開采的主要設(shè)備，如圖I所示，其基本工作過程為交流異步電動(dòng)機(jī)06經(jīng)減速裝置帶動(dòng)裝有配重塊的曲柄05旋轉(zhuǎn)，曲柄05的端部和連桿04相連，連桿04的另一端連接在游梁03端部并拉動(dòng)游梁03，使安裝在游梁03另一端的驢頭02不斷上下運(yùn)動(dòng)(即上下沖程)，驢頭02的上下運(yùn)動(dòng)通過抽油桿01從而帶動(dòng)井底的活塞式抽油泵抽油。在上沖程運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)06和處在高位的配重塊需克服抽油載荷做功，將原油抽出。在下沖程時(shí)，驢頭02及抽油桿01迅速下降，電動(dòng)機(jī)06不需要做功，在驢頭02迅速下降的過程中，實(shí)際電動(dòng)機(jī)06的轉(zhuǎn)速會(huì)超過同步轉(zhuǎn)速，使電動(dòng)機(jī)06處于發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)。 由于配重塊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和驢頭的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以游梁式抽油機(jī)的電動(dòng)機(jī)負(fù)荷是一種周期性脈動(dòng)交變負(fù)荷，實(shí)際工況中還伴有不規(guī)則的瞬間沖擊反拖載荷等等情況。交流異步電動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)往往要留有較大的容量裕度，這些電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)負(fù)荷率都很低，一般在20% - 30%。低負(fù)荷率和反拖發(fā)電就會(huì)帶來功率因數(shù)低、電能大量浪費(fèi)、效率低等等一系列不利因素，從而造成開采石油過程中的電能的浪費(fèi)。目前現(xiàn)有技術(shù)中多采用電磁調(diào)速電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，或采用變頻器調(diào)速的方法來減少電能浪費(fèi)。但電磁調(diào)速電機(jī)的效率最高時(shí)只能達(dá)到60%，能效比很低，再加上游梁式抽油機(jī)所需要的啟動(dòng)扭矩大，因此綜合效率不足20%。而使用變頻器調(diào)速時(shí)，由于游梁式抽油機(jī)的四連桿機(jī)構(gòu)存在抽油機(jī)反拖電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，頻繁出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在第四象限發(fā)電現(xiàn)象，發(fā)出的電能電壓高時(shí)間短無法利用；并且頻繁的小功率發(fā)電所產(chǎn)生的高次諧波對(duì)電網(wǎng)污染很大，沒有實(shí)用價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種可有效降低電機(jī)功率損耗的游梁式抽油機(jī)智能節(jié)電調(diào)速控制裝置。為達(dá)上述目的，本技術(shù)提出了一種游梁式抽油機(jī)智能節(jié)電調(diào)速控制裝置，包括工作電機(jī)；信息反饋模塊，與所述工作電機(jī)電性連接，反饋所述工作電機(jī)在運(yùn)行時(shí)的電壓、電流、力矩和轉(zhuǎn)速參數(shù)；可編程DSP伺服系統(tǒng)，與所述工作電機(jī)和所述信息反饋模塊電性連接，接收所述信息反饋模塊反饋的電壓、電流、力矩和轉(zhuǎn)速參數(shù)并進(jìn)行分析計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果輸出一控制信號(hào)；速度調(diào)節(jié)模塊，與所述可編程DSP伺服系統(tǒng)電性連接，根據(jù)所述可編程DSP伺服系統(tǒng)輸出的控制信號(hào)，調(diào)節(jié)所述工作電機(jī)的運(yùn)行速度；控制按鈕，與所述可編程DSP伺服系統(tǒng)電性連接，向所述可編程DSP伺服系統(tǒng)發(fā)出控制命令；電源模塊，與所述可編程DSP伺服系統(tǒng)電性連接，向所述可編程DSP伺服系統(tǒng)提供穩(wěn)定的工作電源；人機(jī)對(duì)話模塊，與所述可編程DSP伺服系統(tǒng)電性連接，以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控操作。本技術(shù)提出的游梁式抽油機(jī)智能節(jié)電調(diào)速控制裝置，其中，所述可編程DSP伺服系統(tǒng)包括位置環(huán)、力矩環(huán)控制電路和所述電流環(huán)、速度環(huán)控制電路，所述位置環(huán)、力矩環(huán)控制電路和所述電流環(huán)、速度環(huán)控制電路電性連接。本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，不需要改造游梁式抽油機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，采用功率比原來小I一 2倍的恒功率交流異步電動(dòng)機(jī)就可以讓抽油機(jī)進(jìn)行工作。利用力矩跟隨速度控制系統(tǒng)，選取適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)速度；利用電流、位置控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)跟蹤油井負(fù)荷的變化，提前鑒別空抽的發(fā)生，隨時(shí)改變交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，以此達(dá)到電動(dòng)機(jī)與抽油機(jī)的最佳匹配。通過本技術(shù)的技術(shù)方案，從根本上解決了抽油機(jī)下行時(shí)抽油機(jī)反拖電動(dòng)機(jī)發(fā)電的現(xiàn)象，提高系統(tǒng)效率，改善電機(jī)的運(yùn)行條件，減少電機(jī)的發(fā)熱、振動(dòng)、噪音和鐵磁損耗，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。附圖說明圖I是游梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本技術(shù)的功能框圖；圖3是本技術(shù)的電路結(jié)構(gòu)圖。附圖標(biāo)記說明01_抽油桿；02_驢頭；03_游梁；04_連桿；05_曲柄裝置；06_電動(dòng)機(jī)；07_支架；1_可編程DSP伺服系統(tǒng)；2_工作電機(jī)；3_信息反饋模塊；4_速度調(diào)節(jié)模塊；5-控制按鈕；6-電源模塊；7_人機(jī)對(duì)話模塊。具體實(shí)施方式如圖2所示，為本技術(shù)的功能模塊圖，包括工作電機(jī)2 ;信息反饋模塊3，與所述工作電機(jī)2電性連接，反饋所述工作電機(jī)2在運(yùn)行時(shí)的電壓、電流、力矩和轉(zhuǎn)速參數(shù)；可編程DSP伺服系統(tǒng)1，與所述工作電機(jī)2和所述信息反饋模塊3電性連接，接收所述信息反饋模塊3反饋的電壓、電流、力矩和轉(zhuǎn)速參數(shù)并進(jìn)行分析計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果輸出一控制信號(hào)；速度調(diào)節(jié)模塊4，與所述可編程DSP伺服系統(tǒng)I電性連接，根據(jù)所述可編程DSP伺服系統(tǒng)I輸出的控制信號(hào)，調(diào)節(jié)所述工作電機(jī)2的運(yùn)行速度；控制按鈕5，與所述可編程DSP伺服系統(tǒng)I電性連接，向所述可編程DSP伺服系統(tǒng)I發(fā)出控制命令；電源模塊6，與所述可編程DSP伺服系統(tǒng)I電性連接，向所述可編程DSP伺服系統(tǒng)I提供穩(wěn)定的工作電源；人機(jī)對(duì)話模塊7，與所述可編程DSP伺服系統(tǒng)I電性連接，以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控操作。圖3為本技術(shù)的電路結(jié)構(gòu)圖。從圖3中可看出，可編程DSP伺服系統(tǒng)I包括位置環(huán)、力矩環(huán)控制電路11和所述電流環(huán)、速度環(huán)控制電路12，該位置環(huán)、力矩環(huán)控制電路11和該電流環(huán)、速度環(huán)控制電路12電性連接，使得交流異步電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的電流、力矩、速度、位置處于四閉環(huán)系統(tǒng)中。本技術(shù)的工作過程為裝置啟動(dòng)后，可編程DSP伺服系統(tǒng)控制工作電機(jī)力矩的大小和方向，在達(dá)到給定的預(yù)置沖次時(shí)通過PI調(diào)節(jié)器穩(wěn)定工況。伺服系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中隨時(shí)監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)的扭矩，在電動(dòng)機(jī)軸扭矩逐步減小即將為零時(shí)截止伺服系統(tǒng)的力矩電流輸出(只對(duì)電動(dòng)機(jī)提供弱勵(lì)磁，其目的是為了保證再次投入時(shí)的快速響應(yīng))，此時(shí)電動(dòng)機(jī)為自由狀態(tài)旋轉(zhuǎn)，抽油機(jī)的驢頭帶著配重塊和電動(dòng)機(jī)自由運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)因?yàn)闆]有送入力矩電流而在空轉(zhuǎn)，大量的勢(shì)能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)慣性動(dòng)能存儲(chǔ)在配重塊中。當(dāng)驢頭跨過下止點(diǎn)開始上行時(shí)，配重塊中的旋轉(zhuǎn)慣性動(dòng)能開始釋放，隨著釋放量的不斷增加，電動(dòng)機(jī)的軸轉(zhuǎn)速不斷降低。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的軸轉(zhuǎn)速即將低于設(shè)定的電機(jī)預(yù)置速度時(shí)，伺服系統(tǒng)開始跟蹤電動(dòng)機(jī)的軸轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子角度，計(jì)算決定電機(jī)重新投入時(shí)需要輸出的頻率和電角度，跟蹤完成、同步后伺服系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁，輸出動(dòng)力，做到抽油時(shí)用電做功，不抽油時(shí)停止用電不做功。·本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種游梁式抽油機(jī)智能節(jié)電調(diào)速控制裝置，其特征在于，包括：工作電機(jī)；信息反饋模塊，與所述工作電機(jī)電性連接，反饋所述工作電機(jī)在運(yùn)行時(shí)的電壓、電流、力矩和轉(zhuǎn)速參數(shù)；可編程DSP伺服系統(tǒng)，與所述工作電機(jī)和所述信息反饋模塊電性連接，接收所述信息反饋模塊反饋的電壓、電流、力矩和轉(zhuǎn)速參數(shù)并進(jìn)行分析計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果輸出一控制信號(hào)；速度調(diào)節(jié)模塊，與所述可編程DSP伺服系統(tǒng)電性連接，根據(jù)所述可編程DSP伺服系統(tǒng)輸出的控制信號(hào)，調(diào)節(jié)所述工作電機(jī)的運(yùn)行速度；控制按鈕，與所述可編程DSP伺服系統(tǒng)電性連接，向所述可編程DSP伺服系統(tǒng)發(fā)出控制命令；電源模塊，與所述可編程DSP伺服系統(tǒng)電性連接，向所述可編程DSP伺服系統(tǒng)提供穩(wěn)定的工作電源；人機(jī)對(duì)話模塊，與所述可編程DSP伺服系統(tǒng)電性連接，以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控操作。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種游梁式抽油機(jī)智能節(jié)電調(diào)速控制裝置，其特征在于，包括 工作電機(jī)； 信息反饋模塊，與所述工作電機(jī)電性連接，反饋所述工作電機(jī)在運(yùn)行時(shí)的電壓、電流、力矩和轉(zhuǎn)速參數(shù)； 可編程DSP伺服系統(tǒng)，與所述工作電機(jī)和所述信息反饋模塊電性連接，接收所述信息反饋模塊反饋的電壓、電流、力矩和轉(zhuǎn)速參數(shù)并進(jìn)行分析計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果輸出一控制信號(hào); 速度調(diào)節(jié)模塊，與所述可編程DSP伺服系統(tǒng)電性連接，根據(jù)所述可編程DSP伺服系統(tǒng)輸出的控制信號(hào)，調(diào)節(jié)所述工作電機(jī)的運(yùn)行速度； 控制...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳建光，王國強(qiáng)，熊德華，張占軍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：吳建光，王國強(qiáng)，中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司，
類型：實(shí)用新型
國別省市：