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AC100在油田抽油機(jī)上的應(yīng)用

一、概述

       我國(guó)產(chǎn)油區(qū)很多油田均為低孔低滲的復(fù)雜斷塊油田，大多采用游梁式抽油機(jī)，俗稱“磕頭機(jī)”。傳統(tǒng)的抽油機(jī)由普通交流異步電動(dòng)機(jī)直接拖動(dòng)，因其機(jī)械特性電機(jī)一直處于電動(dòng)與發(fā)電兩種狀態(tài)之間切換，且切換頻率較高。當(dāng)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，會(huì)將多余能量反饋至電網(wǎng)，引起主回路母線電壓升高，降低電網(wǎng)供電質(zhì)量，頻繁的沖擊也會(huì)造成電機(jī)的損壞，影響生產(chǎn)效率，增加維護(hù)成本給企業(yè)造成重大的損失。為了進(jìn)一步提高采油效率，降低維護(hù)成本，提高抽油機(jī)數(shù)字化，信息化，智能化程度，研發(fā)新一低抽油機(jī)專用驅(qū)動(dòng)器顯的尤為重要。

圖1：抽油機(jī)外形  

二、工作原理

       當(dāng)抽油機(jī)工作時(shí)，驢頭懸點(diǎn)上作用的載荷是變化的。上沖程時(shí)，抽油桿柱帶著柱塞向上運(yùn)動(dòng)，柱塞上的游動(dòng)閥受管內(nèi)液柱壓力而關(guān)閉。此時(shí)泵內(nèi)壓力降低，固定閥在環(huán)形空間液柱壓力(沉沒(méi)壓力)與泵內(nèi)壓力之差的作用下被打開。泵內(nèi)吸入液體、井口排出液體。下沖程時(shí)，柱塞下行，固定閥在重力作用下關(guān)閉。泵內(nèi)壓力增加，當(dāng)泵內(nèi)壓力大于柱塞以上液柱壓力時(shí)，游動(dòng)閥被頂開， 柱塞下部的液體通過(guò)游動(dòng)閥進(jìn)入柱塞上部，使泵排出液體，抽油機(jī)桿柱轉(zhuǎn)而對(duì)電動(dòng)機(jī)做功，使電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

圖2：抽油機(jī)各機(jī)構(gòu)名稱

       由此可見(jiàn)當(dāng)抽油機(jī)未進(jìn)行輸出平衡時(shí)，上、下沖程的載荷極不均勻，這樣將嚴(yán)重地影響抽油機(jī)的連桿機(jī)構(gòu)、減速箱和電動(dòng)機(jī)的效率和壽命，惡化抽油桿的工作環(huán)境，增加它的斷裂次數(shù)。因此整個(gè)抽油機(jī)的改造工作重點(diǎn)在于電機(jī)能根據(jù)不同的做功情況調(diào)整自己的輸出，降低電能的損耗，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，并且還要具備強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)能力，方便客戶進(jìn)行遠(yuǎn)程的監(jiān)控與維護(hù)。

3：普通控制時(shí)的電機(jī)做功圖

三、解決方案

       根據(jù)我國(guó)油田分布特點(diǎn)，抽油機(jī)工作現(xiàn)況，將控制的驅(qū)動(dòng)部件選用我司AC100系列矢量型變頻調(diào)速器。

圖4:現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試

相比傳統(tǒng)的抽油機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，我司AC100專門針對(duì)油田行業(yè)進(jìn)行了以下優(yōu)化：

1、沖程設(shè)定自學(xué)習(xí)功能。功能說(shuō)明：當(dāng)進(jìn)入沖程修改界面后只需要進(jìn)行一次自學(xué)習(xí)即可得到?jīng)_程范圍。

2、無(wú)接近開關(guān)或者接近開關(guān)損壞后的沖程自學(xué)習(xí)功能。功能說(shuō)明：無(wú)接近開關(guān)或接近開關(guān)失效后，通過(guò)手動(dòng)自學(xué)習(xí)方式，可以使抽油機(jī)在短時(shí)間內(nèi)繼續(xù)運(yùn)行。

圖5：無(wú)接近開關(guān)或者接近開關(guān)損壞后的沖程自學(xué)習(xí)流程圖

3、增加電參界面。功能說(shuō)明：顯示電流平衡度、功率平衡度和平均功率平衡度等相關(guān)電參數(shù)，方便客戶對(duì)抽油機(jī)的能效進(jìn)行評(píng)估。

4、豐富的通信擴(kuò)展能力方便客戶進(jìn)行設(shè)備的遠(yuǎn)程管理、維護(hù)以及各種抽油數(shù)據(jù)的采集。我司AC100控制器可選配CANOPEN通信模塊，無(wú)線GPS模塊等，用戶可根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行選配。

圖6：無(wú)線組網(wǎng)拓樸圖

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)考驗(yàn)我司AC100在抽油機(jī)上的表現(xiàn)獲得了一致好評(píng)。

因?yàn)槠脑?，這里將不在對(duì)AC100相關(guān)參數(shù)一一列舉。

四、結(jié)束語(yǔ)

       AC100簡(jiǎn)單的操作方式，各種參數(shù)的自學(xué)習(xí)功能幾乎是一鍵完成，大大降低了現(xiàn)場(chǎng)操作人員的學(xué)習(xí)成本；強(qiáng)大的組網(wǎng)能力，讓油井的數(shù)據(jù)采集、設(shè)備的監(jiān)控與維護(hù)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，為油田的無(wú)人化、智能化、信息化生產(chǎn)提供可能