【正文】 的轉(zhuǎn)矩足以克服負(fù)載的靜轉(zhuǎn)矩時(shí) ,電動(dòng)機(jī)才能啟動(dòng) 。 為了不使轉(zhuǎn)換頻繁進(jìn)行 ,一般在轉(zhuǎn)換點(diǎn)的負(fù)載率之間設(shè)置一定的回差 ,常采用負(fù)載率 β 30%時(shí)進(jìn)行 轉(zhuǎn)換 ,而當(dāng) β 35%,進(jìn)行 轉(zhuǎn)換 。 當(dāng)負(fù)載率 33%時(shí) ,再將電動(dòng)機(jī)繞組改為 接法運(yùn)行 ,否則會(huì)因電流過大而燒毀電動(dòng)機(jī) 。 由于上述原因 ,造成了抽油機(jī)的實(shí)際負(fù)載率普遍偏低 ,大部分抽油機(jī)的負(fù)載率在 20～ 30%之間 ,最高也不會(huì)超過 50%,形成了大馬拉小車的現(xiàn)象 。 小結(jié)：間抽控制器在低產(chǎn)油井上節(jié)能效果明顯 （ 超過 50%）,同時(shí)因?yàn)槠渫顿Y少 、 體積小 ,便于安裝 ,因此對(duì)于 “ 三低 ” 油田推廣應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性很好 。 一、間抽控制器的特點(diǎn)及應(yīng)用 長江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 早期的控制是引入了定時(shí)鐘 ,只需設(shè)定開 、 停機(jī)時(shí)間 ,便能自動(dòng)地進(jìn)行間抽控制 。3)實(shí)時(shí)監(jiān)控油井生產(chǎn)的沖次及油壓、流量、電流和液面的變化 , 保存并自動(dòng)繪制曲線 , 且予以保留和遠(yuǎn)程傳輸 。 應(yīng)當(dāng)說 ,電機(jī)電流的檢測(cè)是最方便、最可靠 ,也是最為廉價(jià)的方法。 這樣提高了抽油機(jī)的工作效率且避免了大量電能的浪費(fèi) 。 另外 ,隨著油井由淺入深的抽取 ,井中液面逐漸下降 ,泵的充滿度越來越不足 ,直到最后發(fā)生空抽的現(xiàn)象 。 如果不加以控制 ,會(huì)浪費(fèi)大量的電能 。 間抽控制的原始做法是派人定時(shí)到油井去開停抽油機(jī) ,這種做法費(fèi)工費(fèi)時(shí) 。 抽油桿載荷傳感器 普遍采用的方法是通過特制的載荷傳感器 ,對(duì)抽油桿的載荷進(jìn)行檢測(cè)。4)通過中間繼電器控制接觸器通斷 , 實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)控制 , 在啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行時(shí) , 以聲光方式報(bào)警 , 同時(shí)提供電動(dòng)機(jī)缺項(xiàng)自動(dòng)保護(hù)功 。 但仍然無法解決令抽油機(jī)的工作能力動(dòng)態(tài)地響應(yīng)油井負(fù)荷的變化 ,達(dá)到最佳節(jié)能控制的目的 ,同時(shí)還有可能影響油井的產(chǎn)量 。 一、間抽控制器的特點(diǎn)及應(yīng)用 長江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 由于抽油機(jī)的功率檔次有限 ,而每一口油井的參數(shù)都不一樣 ,在選配抽油機(jī)時(shí) ,不可能做到量身定做 ,剛好和抽油機(jī)的功率檔次相匹配 ,一般均留有一定的功率余量 。 而當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于輕載運(yùn)行時(shí) ,其效率和功率因數(shù)都較低 ,此時(shí)若適當(dāng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)定子的端電壓 ,使之與電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率合理匹配 ,這樣就降低了電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流 ,從而降低電動(dòng)機(jī)的鐵耗和從電網(wǎng)吸收的無功功率 ,可以提高電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率和功率因數(shù) ,達(dá)到節(jié)能的目的 。 電動(dòng)機(jī)在進(jìn)行星 /三角轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊電流 。 二、軟起動(dòng)及調(diào)壓節(jié)能型電控裝置的應(yīng)用范圍 長江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 通過降壓對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)的目的 ,一是減少起動(dòng)時(shí)過大的沖擊電流 ,二是減小全壓起動(dòng)時(shí)過大的機(jī)械沖擊 。 因此星 /三角起動(dòng)器只適合起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小于三分之一額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載 ,一般的軟起動(dòng)器也只適合起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小于 50%額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載 ,對(duì)于重載起動(dòng)的負(fù)載就降低起動(dòng)電流來說 ,軟起動(dòng)器也是無能為力的 。小結(jié)：對(duì)于負(fù)載率在 30%以下的油井 ,采用星 /三角轉(zhuǎn)換控制的節(jié)能效果明顯 ,且控制簡單 ,投資少 ,具有一定的推廣價(jià)值 。 在負(fù)載突然增加時(shí)也可得到及時(shí)的響應(yīng) ,以免電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn) 。 二、軟起動(dòng)及調(diào)壓節(jié)能型電控裝置的應(yīng)用范圍 長江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 交流異步電動(dòng)機(jī)的無功就地補(bǔ)償就是將補(bǔ)償電容器組直接與電動(dòng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行 ,電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)所需的無功功率由電容器提供 ,有功功率則仍由電網(wǎng)提供 ,因而可以最大限度地減少拖動(dòng)系統(tǒng)的無功功率需求 ,使整個(gè)供電線路的容量及能量損耗 、導(dǎo)線截面 、 有色金屬消耗量以及開關(guān)設(shè)備和變壓器的容量都相應(yīng)減小 ,提高供電質(zhì)量 。 只要根據(jù)電機(jī)容量及平均負(fù)載率 ,選配一只適當(dāng)容量的電容器進(jìn)行固定補(bǔ)償就行了 ,這樣既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用 。 四、超高轉(zhuǎn)差率多速節(jié)能電動(dòng)機(jī)及拖動(dòng)裝置的應(yīng)用 長江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 降低抽油機(jī)拖動(dòng)裝置的安裝容量裕量就是一種節(jié)能的體現(xiàn) ,功率匹配變化如下表所示 ,所匹配功率下降 ,其對(duì)應(yīng)的額定電流相應(yīng)下降 。節(jié)能控制箱具有過熱、過載、缺相等保護(hù)功能及功率因數(shù)補(bǔ)償。所以抽油桿 r的最大應(yīng)力和應(yīng)力變化范圍減小 ,減輕了疲勞和斷脫。雖然超高轉(zhuǎn)差率電機(jī)的額定效率低 ,但其平均效率較普通電機(jī)高得多 ,如圖 3。降低電網(wǎng)電流及線路損耗 50%。 “ 硬 ” 代表速度變化小 ,“ 軟 ”代表速度變化大 。CJT電動(dòng)機(jī)的 η 、cosψ 曲線平坦 。 絕大部分負(fù)載在電動(dòng)機(jī)額定功率 (指輸出功率 )的 20%～ 30%左右 。 軟的機(jī)械特性造成了抽油機(jī)懸點(diǎn)最大負(fù)荷降低 ,抽油泵上行速度緩慢 ,抽油桿的彈性變形減小 ,從而使抽油泵的填充系數(shù)增加 ,吸液量增大 ,每沖次來油量增加 ,使單位液耗電能降低 。采用 CDJT變極變速拖動(dòng)裝置 ,則可由采油工在幾秒鐘內(nèi)非常方便地按下按鈕就可實(shí)現(xiàn)調(diào)沖目的 (最低同步轉(zhuǎn)速 500 r/min),特別適用于需經(jīng)常調(diào)沖次的抽油機(jī)。 但是大多數(shù)的油井是不允許間歇性工作的 ,因?yàn)槿绻L時(shí)間停機(jī)的話 ,輕則會(huì)影響產(chǎn)油量 ,重則會(huì)使油井無法再開啟 。 低壓變頻器已是十分成熟的電氣產(chǎn)品 。 但是 ,將變頻器用于抽油機(jī)拖動(dòng)時(shí) ,也有幾個(gè)問題需要解決 ,主要是沖擊電流問題和再生能量的處理問題 。光桿載荷傳感器也能用來檢測(cè)井下液量的多少，與間抽控制不同的是，閉環(huán)調(diào)速控制只要求載荷的變化趨勢(shì)，不需要標(biāo)定空抽設(shè)定值。由于交 直 交變頻器的直流母線采用普通二級(jí)管整流橋供電，不能向電網(wǎng)回饋電能，所以反饋到直流母線的再生能量只能對(duì)濾波電容器充電而使直流母線電壓升高，稱作 泵升電壓 。 通過對(duì)抽油機(jī)曲柄配重塊的調(diào)整，可以使沖擊電流降到電機(jī)額定電流之內(nèi)，沖擊電流與正常工作電流之比在 倍以內(nèi)。變頻器是一個(gè)很強(qiáng)的電磁騷擾源，變頻器中的開關(guān)器件，以及 SPWM電壓波形 ,會(huì)對(duì)控制及通信系造成很大的干擾。 五、變頻調(diào)速電機(jī)的節(jié)能特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 長江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 小結(jié)：變頻調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng) ,通過調(diào)速使抽油機(jī)動(dòng)態(tài)適應(yīng)油井負(fù)荷變化 ,也可方便地進(jìn)行調(diào)參 。 是抽油機(jī)節(jié)能電控裝置的發(fā)展方向 。伺服系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，其可以實(shí)現(xiàn)位置控制和零速控制，從而能大幅度降低電機(jī)運(yùn)行中的能耗，在交流伺服控制器驅(qū)動(dòng)下，能量轉(zhuǎn)換效率高于異步電機(jī)。 系統(tǒng)組成 油田抽油機(jī)用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要是由一套交流伺服控制系統(tǒng)及一臺(tái)三相交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)組成 。 當(dāng)抽油機(jī)由于自重而加速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) ,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)即停止提供動(dòng)力并放任電動(dòng)機(jī)自由旋轉(zhuǎn) ,從而最大限度地利用抽油機(jī)自身的慣性或勢(shì)能 ,實(shí)現(xiàn)了電能的零浪費(fèi) 。 兩種驅(qū)動(dòng)方式可通過指令自動(dòng)切換 ,也可根據(jù)需要由操作員手動(dòng)切換 ,最大限度地減少油井因抽油機(jī)的故障導(dǎo)致的停工時(shí)間 ,大大提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性 。 (9)無論啟動(dòng)或正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) ,伺服系統(tǒng)的輸出功率和輸入電流呈完全的線性關(guān)系 ,真正實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng) ,徹底解決了 “ 大馬拉小車 ” 問題 。 六、交流伺服系統(tǒng)電機(jī)的節(jié)能特點(diǎn)及應(yīng)用 長江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 運(yùn)動(dòng)控制程序功能 系統(tǒng)內(nèi)置的運(yùn)動(dòng)控制程序是將讀取的瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速作為輸入變量 ,然后與設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較和運(yùn)算 ,再進(jìn)行邏輯分析和判斷 ,隨即調(diào)整電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài) 。 六、交流伺服系統(tǒng)電機(jī)的節(jié)能特點(diǎn)及應(yīng)用 長江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 小結(jié) (1)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可對(duì)抽油機(jī)沖次和上下沖程速比進(jìn)行無級(jí)調(diào)節(jié) ,達(dá)到優(yōu)選參數(shù) ,提高泵效 、 增加產(chǎn)量的目的 。 該系統(tǒng)可以采用現(xiàn)有的抽油機(jī)電動(dòng)機(jī) ,且抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)無須改動(dòng) ,因此很容易被納入油田的技術(shù)改造工作 。 因此 ,定子邊勵(lì)磁電流大量減少 ,轉(zhuǎn)子邊的銅 、 鐵損耗亦大量減少 ,大幅度提高了功率因數(shù)與效率 ,降低了電機(jī)的溫升和配電設(shè)備的容量 。 b)功率因數(shù)高 功率因數(shù)由 1/4負(fù)載到額定負(fù)載時(shí) ,均保持在 。 永磁同步電機(jī)節(jié)能效果分析 a)降低電耗 ,提高功率因數(shù) ,抽油機(jī)單耗下降了 15%以上 ,功率因數(shù)平均達(dá)到 上 。目前已有多個(gè)廠家開發(fā)出配套保護(hù)裝置 ,此問題已得到解決 。 c) 在修理永磁同步電機(jī)過程中發(fā)現(xiàn) ,永磁同步電機(jī)燒壞后轉(zhuǎn)子褪磁 ,電機(jī)空載電流增大 (新電機(jī)空載電流為 7～ 8 A,轉(zhuǎn)子褪磁后則高達(dá) 42 A,無法正常使用 ),需要更換轉(zhuǎn)子中的永磁材料 。D39。1 定子和轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu)； 2 定子上空間相對(duì)的兩個(gè)極上的線圈串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相繞組 3 定子集中繞阻、繞組為單方向通電 4 轉(zhuǎn)子上無繞組 5 最常見的組合為 6/4極，8/6極或 12/8極。 從左面圖起 ， A相線圈接通電源產(chǎn)生磁通 ， 磁