【正文】 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 。 六、交流伺服系統(tǒng)電機(jī)的節(jié)能特點(diǎn)及應(yīng)用 長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 (4)操作人員可直接利用其自身的鍵盤(pán)輸入程序或指令 ,也可利用系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)通訊接口和上位計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng) ,進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控 。 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) 。 六、交流伺服系統(tǒng)電機(jī)的節(jié)能特點(diǎn)及應(yīng)用 長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 (1)它是一種智能化的抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置 ,其特點(diǎn)是在交流電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)中運(yùn)用了智能化的邏輯控制程序 ,故可針對(duì)油井實(shí)際充液程度自動(dòng)調(diào)整抽油機(jī)的速度和頻率 。 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 。到 2023年達(dá)到438口井。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)。 五、變頻調(diào)速電機(jī)的節(jié)能特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 伺服電機(jī)的類(lèi)型很多 ,在功率較大的控制系統(tǒng)中主要是 DC伺服電機(jī)和 AC伺服電機(jī)二大類(lèi)。 是抽油機(jī)節(jié)能電控裝置的發(fā)展方向 。 同時(shí)其軟起動(dòng)性能好 ,對(duì)延長(zhǎng)抽油機(jī)壽命 ,減少維護(hù)費(fèi)用有利 。 五、變頻調(diào)速電機(jī)的節(jié)能特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 長(zhǎng)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(guò)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 。在控制系統(tǒng)中，變頻器只是一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的運(yùn)行頻率（速度）指令由控制器通過(guò)對(duì)油井液量等信號(hào)的控制運(yùn)算后給予，變頻器就通過(guò)控制信號(hào)線，給微電腦控制器造成了很大的干擾，以致使控制器無(wú)法正常工作。變頻器是一個(gè)很強(qiáng)的電磁騷擾源，變頻器中的開(kāi)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。由于抽油機(jī)的起動(dòng)扭矩往往很大，慣性也很大，所以要將變頻器的加減速時(shí)間設(shè)置得足夠長(zhǎng)，一般為 30～ 50s，才不致在起動(dòng)時(shí)引起過(guò)載保護(hù)。 通過(guò)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)。 五、變頻調(diào)速電機(jī)的節(jié)能特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 如果抽油機(jī)不平衡 ,造成過(guò)大的沖擊電流，沖擊電流與工作電流之比最大可超過(guò) 5 倍，甚至超過(guò)額定電流的 3 倍！不僅浪費(fèi)掉大量的電能，而且嚴(yán)重威脅到設(shè)備的安全。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 。電流控制不可取，因?yàn)檫@里除了配 重的影響外，當(dāng)電機(jī)調(diào)速時(shí)，電流也是隨著變化的，因此不能將電流信號(hào)用作控制依據(jù) 。光桿載荷傳感器也能用來(lái)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。所采用的傳感器的類(lèi)型，與間抽控制器大體相同，但是在要求上是有差別的。 但是 ,將變頻器用于抽油機(jī)拖動(dòng)時(shí) ,也有幾個(gè)問(wèn)題需要解決 ,主要是沖擊電流問(wèn)題和再生能量的處理問(wèn)題 。② 由于實(shí)現(xiàn)了真正的軟起動(dòng) ,對(duì)電動(dòng)機(jī) 、變速箱 、 抽油機(jī)都避免了過(guò)大的機(jī)械沖擊 ,大大延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命 ,減少了停產(chǎn)時(shí)間 ,提高了生產(chǎn)效率 。 低壓變頻器已是十分成熟的電氣產(chǎn)品 。 對(duì)于注水油井 ,如果停止抽取 ,勢(shì)必會(huì)影響產(chǎn)油量 ,這將是得不償失的事 ,對(duì)于這類(lèi)油井 ,就要采用其它的節(jié)能方法 。 但是大多數(shù)的油井是不允許間歇性工作的 ,因?yàn)槿绻L(zhǎng)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(wú)法再開(kāi)啟 。 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(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 小結(jié)：高轉(zhuǎn)差率多極電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng) ,節(jié)能效果明顯 ,且能適應(yīng)油井調(diào)參要求 ,軟的機(jī)械特性對(duì)延長(zhǎng)抽油機(jī)壽命有利 。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)。過(guò)去和現(xiàn)在均采用較笨重的辦法 ,即由專(zhuān)業(yè)人員到現(xiàn)場(chǎng)拆換皮帶輪的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 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(lái)油量增加 ,使單位液耗電能降低 。 對(duì) CJT電動(dòng)機(jī)來(lái)講 ,由于曲線平坦 ,η 、 cosψ 在負(fù)載變化情況下 ,其值變化不大 ,從而相對(duì)來(lái)講其 η 、 cosψ 高于普通電動(dòng)機(jī),致使有功功率降低 ,功率因數(shù)提高 。 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 。在輕負(fù)載時(shí) ,普通電動(dòng)機(jī)的 η 、cosψ 較低 ,CJT電動(dòng)機(jī) η 、 cosψ 較高 。CJT電動(dòng)機(jī)的 η 、cosψ 曲線平坦 。CJT電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性較軟 ,在同一負(fù)載下 ,轉(zhuǎn)速n(或角速度 ω )較低 ,即轉(zhuǎn)差率較大 ,具有降低扭矩峰值 、 減小抽油機(jī)懸點(diǎn)沖擊載荷的作用 ,在某些工況下具有節(jié)能效果 。 “ 硬 ” 代表速度變化小 ,“ 軟 ”代表速度變化大 。可在幾秒鐘中內(nèi)非常方便地按下按鈕以實(shí)現(xiàn)調(diào)沖次目的 (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)。降低電網(wǎng)電流及線路損耗 50%。采用超高差率電機(jī)則可消除發(fā)電狀態(tài) ,如圖 4。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。 ? d) 超高轉(zhuǎn)差率電機(jī) 的啟動(dòng)扭矩大、啟動(dòng)電流小，降低裝機(jī)功率， 使電機(jī)的固定損耗 (鐵損、機(jī)械損 )降低。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。減輕了齒輪的疲勞破壞 ,減少了減速器齒輪的事故。節(jié)能控制箱具有過(guò)熱、過(guò)載、缺相等保護(hù)功能及功率因數(shù)補(bǔ)償。 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(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 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 ? 節(jié)能原理簡(jiǎn)介 ? 由超高轉(zhuǎn)差率電機(jī)和節(jié)能控制箱組成的抽油機(jī)節(jié)能拖動(dòng)裝置 ,電機(jī)和控制箱可根據(jù)要求做成分體或連體式 ,專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)制造用于游梁式抽油機(jī)。 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(zhǎng)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 。 另外還需具有足夠的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 ,以克服抽油機(jī)啟動(dòng)時(shí)嚴(yán)重的靜態(tài)不平衡 。 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 。由于抽油機(jī)大部分處于輕載運(yùn)行狀況 ,且由于其具有分散性 ,低壓輸電線路較長(zhǎng) ,本身功率因數(shù)又偏低 ,無(wú)功就地補(bǔ)償?shù)男Ч^好 。 二、軟起動(dòng)及調(diào)壓節(jié)能型電控裝置的應(yīng)用范圍 長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 交流異步電動(dòng)機(jī)的無(wú)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(wú)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(wú)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(kāi)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 。 其缺點(diǎn)是造價(jià)較高 ,且由于可控硅的移相作用 ,會(huì)產(chǎn)生大量的諧波 ,對(duì)電網(wǎng) 、 電機(jī)以及通訊控制系統(tǒng)造成不良的影響 ,今后這類(lèi)產(chǎn)品將因達(dá)不到電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)而被限制使用 。 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) 。 由單片機(jī)控制改變串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)定子主回路中的可控硅的導(dǎo)通角 β ,可以改變加在定子繞組上的端電壓大小 ,從而起到調(diào)壓節(jié)電的目的 。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(jiǎn)單 ,投資少 ,具有一定的推廣價(jià)值 。但是由于軟起動(dòng)器的電壓是呈鈄坡上升的 ,雖然在達(dá)到起動(dòng)轉(zhuǎn)矩前電動(dòng)機(jī)并不旋轉(zhuǎn) ,但隨著電動(dòng)機(jī)軸上扭矩的不斷增大 ,被拖動(dòng)的負(fù)載是慢慢被加力的 ,所以用軟起動(dòng)器起動(dòng)需重載起動(dòng)的負(fù)載時(shí) ,同樣可以達(dá)到減小機(jī)械沖擊的目的 。 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(lái)說(shuō) ,軟起動(dòng)器也是無(wú)能為力的 。 當(dāng)電壓升到額定電壓的 70%時(shí) ,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩只有額定轉(zhuǎn)矩的 50%,對(duì)于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩超過(guò) 50%額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載 ,是轉(zhuǎn)不起來(lái)的 。 二、軟起動(dòng)及調(diào)壓節(jié)能型電控裝置的應(yīng)用范圍 長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 通過(guò)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(guò)大的沖擊