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臺達C2000變頻器在游梁式抽油機上的應(yīng)用

中達電通股份有限公司
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 目前國內(nèi)最常用的抽油機種類有游梁式抽油機、塔架式抽油機和螺桿泵式抽油機三種,其中游梁式抽油機作為一種簡單、高效、操作方便的抽油設(shè)備,在各種含砂、含氣、含水原油的開采中得到了廣泛的應(yīng)用。

某油田約有7萬口采油井,其中游梁式抽油機數(shù)量高達近6萬口,新建的采油廠作為油田的試驗型井田配備了臺達C2000高階磁束向量通用型變頻器,采用工變頻自動切換的方式,使整個控制系統(tǒng)簡單緊湊,運行可靠,達到了很好的節(jié)能效果。

 

游梁式抽油機的組成與工作原理

游梁式抽油機俗稱“磕頭機”,通過加壓的辦法使石油出井,其作為一種廣泛的采油方式,在富油井、貧油井、稀油井、稠油井上都體現(xiàn)出了卓越的性能。

1.1 系統(tǒng)組成

游梁式抽油機主要由游梁連桿曲柄機構(gòu)、減速箱、動力設(shè)備和輔助裝備等四大部分組成。

工作時,電動機的傳動經(jīng)變速箱、曲柄連桿機構(gòu)變成驢頭的上下運動,驢頭經(jīng)光桿抽油桿帶動井下深井泵的柱塞作上下運動,從而不斷地把井中的原油抽出井筒,再通過地面管線輸送至計量站。

1.2 工作原理

當抽油機上沖程時,油管彈性收縮向上運動,帶動機械解堵采油器向上運動,撞擊滑套產(chǎn)生振動;同時,正向單流閥關(guān)閉,變徑活塞總成封堵油,當抽油機下沖程時,油管彈性伸長向下運動,帶動機械解堵采油器向下運動,撞擊滑套產(chǎn)生振動;同時,反向單流閥部分關(guān)閉,變徑活塞總成仍然封堵油套環(huán)形油道,使反向單流閥下方區(qū)域形成高壓區(qū),這一運動又對地層內(nèi)的油流通道產(chǎn)生一種反向的沖擊力。

1 抽油機工作原理示意圖

游梁式抽油機的節(jié)電技術(shù)

抽油機的節(jié)電技術(shù)通常采用變頻調(diào)速控制,這樣可以改變抽油機長期處于低效做功的狀態(tài),使其工作方式與油井實際負荷相匹配,保證每次都抽油,減少低效甚至無效抽取,從而降低電費開支,減少維護成本,提高運行效率。

變頻器具有軟起動功能,起動時電流較小,對電網(wǎng)沖擊小,起動時能耗大為降低,同時減少了對電動機、變速箱、抽油機等大機械的沖擊,延長了相關(guān)設(shè)備的使用壽命。

引進變頻器控制可實現(xiàn)對設(shè)備上、下行程運行頻率可調(diào),以改變抽油機上、下行程的運行速度,達到了滿足泵效的情況下耗用最少的電能。

由于抽油機下行時負載性質(zhì)為位勢負載,變頻器加裝制動電阻后恰能適應(yīng)其工況。

2抽油機

系統(tǒng)設(shè)計

臺達C2000變頻器通過VF模式控制三相異步電動機,當變頻器出現(xiàn)故障停機時,變頻器結(jié)合控制柜電氣結(jié)構(gòu)會自動將控制狀態(tài)從變頻切為工頻,保證抽油機不停機。同時,在抽油機下行沖程時,變頻器結(jié)合外部制動電阻,將回生能量合理釋放。

C2000變頻器與國產(chǎn)某品牌數(shù)據(jù)采集遠傳器相連接,將電機的運行工況、電流、轉(zhuǎn)矩等數(shù)據(jù)遠傳到中控室內(nèi)。

3.1 C2000變頻器特點

臺達C2000高階磁束向量通用型變頻器集驅(qū)動(IM/PM)、控制(PLC)、顯示(文本)、以及多種協(xié)議現(xiàn)場總線技術(shù)于一體,內(nèi)建CANOpen可做主站,具有高性能、易維護、多語言操作等特點:

異步及同步電機控制一體化,具有多種控制模式,對電機可實現(xiàn)開閉環(huán)控制;

啟動轉(zhuǎn)矩在0.5Hz時可達150%以上,并支持重載模式;

過載能力最大200%轉(zhuǎn)矩電流;

內(nèi)置PLC功能,程序容量10K步;

強大的面板編輯功能,相當于文本使用,并且面板參數(shù)設(shè)定有文字提示,使用簡便;

模塊化設(shè)計,控制端子及風扇可拆卸,并支持穿墻式安裝;

豐富的網(wǎng)絡(luò)擴展功能,內(nèi)建CANOpen,可擴展ProfibusDeviceNet、MODBUS TCP、EtherNet-IP現(xiàn)場總線及以太網(wǎng)絡(luò)卡;

-50℃至+50℃超寬環(huán)境溫度,全球安規(guī)兼容于CE/UL/CUL

3.2 C2000的基本參數(shù)設(shè)置

變頻器的參數(shù)設(shè)置主要分為兩部分,一為基本參數(shù),二為通訊參數(shù)。

1 變頻器主要參數(shù)設(shè)置

00-02參數(shù)管理設(shè)定

00-04面板顯示設(shè)定

00-20頻率指令來源

00-21運轉(zhuǎn)指令來源

00-22停車方式設(shè)定

00-23運轉(zhuǎn)方向選擇

01-00最高操作頻率

01-01電機額定頻率

01-12加速時間設(shè)定

01-13減速時間設(shè)定

06-06過轉(zhuǎn)矩檢出動作選擇

06-07過轉(zhuǎn)矩檢出準位

06-08過轉(zhuǎn)矩檢出時間

06-12電流限制設(shè)定

09-00通訊地址設(shè)定

09-01通訊傳輸速度

09-04通訊格式設(shè)定

 

3.3電氣控制原理

游梁式抽油機在變頻柜門板上進行操作,變頻控制柜門板上有啟動、停止、故障復(fù)位、工變頻轉(zhuǎn)換按鈕,并有運轉(zhuǎn)指示燈、工變頻指示燈和電位計調(diào)整電機轉(zhuǎn)速旋鈕,可以在現(xiàn)場或遠程對變頻柜進行實時操作。

當變頻器在運轉(zhuǎn)中出現(xiàn)故障時,變頻器會利用繼電器輸出功能自動將變頻狀態(tài)切為工頻狀態(tài),保證了抽油機不停機,同時,C2000變頻器通過RS485與北京安控CPU相連接,可以遠程上傳數(shù)據(jù)和遠程修改相關(guān)參數(shù)。

3 抽油機控制柜

4 控制柜正面與背面(安控模塊)

系統(tǒng)節(jié)能

采油井在開采過程中,油況可能隨時發(fā)生變化,C2000變頻器可以實時將負載情況送到北京安控CPU內(nèi)進行分析計算,從而得到合理的轉(zhuǎn)速控制。同時,還可以根據(jù)采油廠的采油量指標,由采油工人自行或定時改變輸出頻率,滿足了手動與自動控制的二合一功能,不僅節(jié)約了電能,還節(jié)省了人力物力,深受用戶好評。

結(jié)束語

臺達C2000變頻器(18.530KW)自201210月份在華北某油田多個游梁式抽油機井口投運,運行效果穩(wěn)定,節(jié)能明顯,并且操作簡便易懂,在客戶處取得了良好反響。

 

作者簡介:

趙成亮,男,出生于19847月,畢業(yè)于佳木斯大學,自動化專業(yè),F(xiàn)任中達電通東北大區(qū)業(yè)務(wù)支援處高級應(yīng)用工程師,從事中達機電產(chǎn)品在黑龍江區(qū)域的技術(shù)支持和推廣工作,有著豐富的業(yè)界經(jīng)驗。


 
 
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