一種游梁式抽油機(jī)節(jié)能拖動系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種游梁式抽油機(jī)節(jié)能拖動系統(tǒng)，包括控制柜和電動機(jī)，控制柜內(nèi)安裝有變頻器和能量回饋裝置，能量回饋裝置可將變頻器直流回路的電壓反饋到電網(wǎng)，整個拖動系統(tǒng)加入能量回饋單元，具有起動電流小、速度平穩(wěn)、性能可靠、對電網(wǎng)沖擊小等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)上下速度任意調(diào)節(jié)和閉環(huán)控制運(yùn)行提高利用率，用戶可根據(jù)油井的液位、壓力確定抽油機(jī)的沖機(jī)、速度和產(chǎn)液量，降耗節(jié)能，是高泵效；使設(shè)備減少磨損，延長使用壽命，高效節(jié)能低成本，實(shí)現(xiàn)在最大節(jié)能狀態(tài)下的自動化運(yùn)行。
【專利說明】
一種游梁式抽油機(jī)節(jié)能拖動系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種游梁式抽油機(jī)，具體的說涉及一種拖動系統(tǒng)穩(wěn)定，節(jié)能，減少產(chǎn)品自身的損耗，提高了電能的游梁式抽油機(jī)利用率節(jié)能拖動系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]游梁式抽油機(jī)運(yùn)動為反復(fù)地上下提升，一個沖程提升一次，其動力來自于電動機(jī)帶動的兩個重量相當(dāng)大的平衡塊，當(dāng)平衡塊提升時，將采油機(jī)桿送入井中，平衡塊下降時，采油桿提出帶油至井口。由于電動機(jī)轉(zhuǎn)速一定，在滑塊下降過程中，負(fù)荷減輕，電動機(jī)拖動產(chǎn)生的能量無法被負(fù)載吸引，導(dǎo)致電動機(jī)進(jìn)入再生發(fā)電狀態(tài)，將多余的能量反饋到電網(wǎng)，弓丨起主回路母線電壓的升高，勢必會對整個電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，導(dǎo)致電網(wǎng)供電質(zhì)量下降，功率因數(shù)降低，頻繁的高壓沖擊會損壞電動機(jī)，縮短電動機(jī)壽命、維護(hù)量加大。
[0003]如圖1所示，游梁式抽油機(jī)由游梁1、驢頭2、抽油桿3和動力裝置構(gòu)成，抽油桿3設(shè)置在靠近井口 4的位置；
[0004]動力裝置包括電動機(jī)9和減速機(jī)，減速機(jī)通過曲柄7和連桿5驅(qū)動游梁I反復(fù)地上下提升；
[0005]游梁式抽油機(jī)還包括配重塊6，曲柄上連桿軸中心8離減速機(jī)輸出軸中心10的距離，即是抽油桿沖程的二分之一。由于曲柄上連桿軸中心8是圍繞減速機(jī)輸出軸中心10旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的，其配重的作用在其運(yùn)動圓周的360°內(nèi)，變化極大，所以，需要的驅(qū)動功率就特別大而不穩(wěn)定。并且因為其曲柄連桿結(jié)構(gòu)的原因，沖程越大，曲柄上連桿軸中心圍繞減速機(jī)輸出軸中心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的連桿軸旋轉(zhuǎn)軌跡13，就離中心越遠(yuǎn)，減速機(jī)的扭矩就越大，需要的驅(qū)動功率必然就越大。
[0006]再者，抽油桿3上下往復(fù)運(yùn)動時的實(shí)際重力是不一致的。其懸點(diǎn)載荷上下幾乎能差到二分之一。所以，游梁式抽油機(jī)的功率消耗必然就大。
[0007]另一方面游梁式抽油機(jī)為了克服大的起動轉(zhuǎn)矩，采用的電動機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際所需功率，工作時電動機(jī)的利用率一般在20%?30%之間，最高不會超過50%，電動機(jī)經(jīng)常處于輕載狀態(tài)，造成了電動機(jī)資源的浪費(fèi)。并且抽油機(jī)的工作情況是連續(xù)變化的，這些都取決于地底下的狀態(tài)，若始終處于工頻運(yùn)行，勢必也會造成電能的浪費(fèi)。
[0008]為了解決上述問題，目前，有的企業(yè)通過變頻器后端制動單元來吸收電機(jī)的再生能量，利用電阻的發(fā)熱特性，將電能轉(zhuǎn)化成熱能消耗。原理如圖2，電網(wǎng)的三相電L1、L2、L3連接三個開關(guān)輸入端，開關(guān)輸出端連接變頻器的R、S、T三個端子。
[0009]變頻器的U、V、W的三個端子引出三個導(dǎo)線連接電動機(jī)的三個端子。變頻器的一端引出兩條導(dǎo)線連接制動單元。
[0010]制動單元引出一條導(dǎo)線，連接制動電阻12，制動電阻12由三個電阻并聯(lián)在一起，從制動電阻另一端引出一條導(dǎo)線連接制動單元形成回路。以上所述形成了一個抽油機(jī)拖動系統(tǒng)，利用電阻發(fā)熱特性，將電能轉(zhuǎn)化成熱能消耗。這樣雖然解決了抽油機(jī)產(chǎn)生的再生電能，但節(jié)能效果不是很顯著。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本實(shí)用新型要解決的問題是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠增長電動機(jī)的壽命，節(jié)能用電，提高電動機(jī)工作率的游梁式抽油機(jī)節(jié)能拖動系統(tǒng)。
[0012]為了解決上述問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0013]—種游梁式抽油機(jī)拖動系統(tǒng)，包括控制柜和電動機(jī)，控制柜內(nèi)安裝有變頻器和能量回饋裝置，能量回饋裝置可將變頻器直流回路的電壓反饋到電網(wǎng)。
[0014]以下是本實(shí)用新型對上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化:
[0015]電動機(jī)選用永磁同步電動機(jī)。具有效率高、功率因數(shù)高接近1、電動機(jī)電流小、運(yùn)行無滑差轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。
[0016]所述能量回饋裝置為有源逆變器。有源逆變器采用晶閘管(SCR)有源逆變器或絕緣柵雙極型晶體管(IGBT )逆變器。
[0017]進(jìn)一步優(yōu)化:所述變頻器的R、S、T三個端子通過三個開關(guān)分別與電網(wǎng)三項電L1、L2、L3連接;所述變頻器通過三根導(dǎo)線與電動機(jī)的U、V、W三個接線端連接，實(shí)現(xiàn)用變頻器控制電動機(jī)。
[0018]進(jìn)一步優(yōu)化:變頻器與能量回饋裝置按照正負(fù)極的方法進(jìn)行連接，利用能量回饋裝置，把直流電壓進(jìn)行整流逆變。
[0019]進(jìn)一步優(yōu)化:所述能量回饋裝置的U、V、W三個接線端通過三根導(dǎo)線分別連接有電阻R1、R2、R3，且并連有三個功率控制開關(guān)，組成了一個上電緩沖模塊，通過控制開關(guān)的斷開和閉合，使能量反饋?zhàn)杂伞?br>[0020]進(jìn)一步優(yōu)化:所述上電緩沖模塊通過三根導(dǎo)線連接有PE電感模塊，PE電感模塊具有穩(wěn)定電流，抑制電路中電磁波干擾的功能。
[0021]進(jìn)一步優(yōu)化:PE電感模塊的輸出端通過三根導(dǎo)線電連接有三個電感，該三個電感一一對應(yīng)并連接有三個電容C1、C2、C3，電容與電感形成一個回路，組成一個濾波器模塊，該三個電感的輸出端與電網(wǎng)三項電L1、L2、L3連接，這就形成了整個回路。
[0022]整個拖動系統(tǒng)加入能量回饋單元，具有起動電流小、速度平穩(wěn)、性能可靠、對電網(wǎng)沖擊小等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)上下速度任意調(diào)節(jié)和閉環(huán)控制運(yùn)行提高利用率，用戶可根據(jù)油井的液位、壓力確定抽油機(jī)的沖機(jī)、速度和產(chǎn)液量，降耗節(jié)能，是高栗效;使設(shè)備減少磨損，延長使用壽命，高效節(jié)能低成本，實(shí)現(xiàn)在最大節(jié)能狀態(tài)下的自動化運(yùn)行。
[0023]本實(shí)用新型徹底扭轉(zhuǎn)了游梁式抽油機(jī)電能浪費(fèi)的難題?？删C合節(jié)電45%以上。真正解決了游梁式抽油機(jī)每次調(diào)參都需要更換皮帶輪，調(diào)整距離和位置的繁瑣工作程序。變頻調(diào)速使沖次任意調(diào)整。將無功電流利用于井口防凍加熱。
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0025]附圖1是本實(shí)用新型【背景技術(shù)】中游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]附圖2是本實(shí)用新型【背景技術(shù)】中通過過變頻器后端制動單元來吸收電動機(jī)的再生能量的拖動系統(tǒng)電路圖；
[0027]附圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中為了回饋再生能量的拖動系統(tǒng)電路圖。
[0028]圖中:1-游梁;2-驢頭;3-抽油桿;4-井口； 5-連桿;6_配重塊;7_曲柄;8_曲柄上連桿軸中心；9-電動機(jī)；10-減速機(jī)輸出軸中心；11-控制柜；12-制動電阻；13-連桿軸旋轉(zhuǎn)軌跡。
【具體實(shí)施方式】
[0029]實(shí)施例，如附圖3所示，一種游梁式抽油機(jī)拖動系統(tǒng)，包括控制柜11和電動機(jī)9;控制柜11內(nèi)安裝有變頻器和能量回饋裝置，能量回饋裝置可將變頻器直流回路的電壓反饋到電網(wǎng)。
[0030]電動機(jī)9選用永磁同步電動機(jī)，具有效率高、功率因數(shù)高接近1、電動機(jī)電流小、運(yùn)行無滑差轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。
[0031]變頻器選用MD380H，能量回饋裝置選用MD050;
[0032]所述能量回饋裝置為有源逆變器。按采用的功率開關(guān)器件的不同又可以分為晶閘管(SCR)有源逆變器及絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)逆變器兩種，它們的共同特點(diǎn)是可以將變頻器直流回路的電壓反饋到電網(wǎng)。
[0033]所述變頻器的R、S、T三個端子通過三個開關(guān)分別與電網(wǎng)三項電L1、L2、L3連接；
[0034]所述變頻器通過三根導(dǎo)線與電動機(jī)9的U、V、W三個接線端連接，實(shí)現(xiàn)用變頻器控制電動機(jī)。
[0035]用兩根導(dǎo)線把變頻器與能量回饋裝置按照正負(fù)極的方法進(jìn)行連接。利用能量回饋裝置，把直流電壓進(jìn)行整流逆變。
[0036]所述能量回饋裝置的U、V、W三個接線端通過三根導(dǎo)線分別連接有電阻Rl、R2、R3，且并連有三個功率控制開關(guān)，組成了一個上電緩沖模塊，通過控制開關(guān)的斷開和閉合，使能量反饋?zhàn)杂伞?br>[0037]所述上電緩沖模塊通過三根導(dǎo)線連接有PE電感模塊，PE電感模塊具有穩(wěn)定電流，抑制電路中電磁波干擾的功能。
[0038]PE電感模塊的輸出端通過三根導(dǎo)線電連接有三個電感，該三個電感一一對應(yīng)并連接有三個電容C1、C2、C3，電容與電感形成一個回路，組成一個濾波器模塊，該三個電感的輸出端與電網(wǎng)三項電L1、L2、L3連接，這就形成了整個回路，使變頻器直流反饋給電網(wǎng)的電壓更加穩(wěn)定，加裝能量回饋單元的變頻器適用于交流50Hz，額定電壓380V或660V的異步電動機(jī)和永磁同步電動機(jī)，實(shí)現(xiàn)軟起動、軟停車和調(diào)速運(yùn)行過程控制。
[0039]整個拖動系統(tǒng)加入能量回饋單元，具有起動電流小、速度平穩(wěn)、性能可靠、對電網(wǎng)沖擊小等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)上下速度任意調(diào)節(jié)和閉環(huán)控制運(yùn)行提高利用率，用戶可根據(jù)油井的液位、壓力確定抽油機(jī)的沖機(jī)、速度和產(chǎn)液量，降耗節(jié)能，是高栗效;使設(shè)備減少磨損，延長使用壽命，高效節(jié)能低成本，實(shí)現(xiàn)在最大節(jié)能狀態(tài)下的自動化運(yùn)行。
[0040]此技術(shù)方案應(yīng)用徹底扭轉(zhuǎn)了游梁式抽油機(jī)電能浪費(fèi)的難題?？删C合節(jié)電45%以上。真正解決了游梁式抽油機(jī)每次調(diào)參都需要更換皮帶輪，調(diào)整距離和位置的繁瑣工作程序。變頻調(diào)速使沖次任意調(diào)整。將無功電流利用于井口防凍加熱。
【主權(quán)項】
1.一種游梁式抽油機(jī)節(jié)能拖動系統(tǒng)，包括控制柜和電動機(jī)，其特征在于:控制柜內(nèi)安裝有變頻器和能量回饋裝置，能量回饋裝置可將變頻器直流回路的電壓反饋到電網(wǎng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種游梁式抽油機(jī)節(jié)能拖動系統(tǒng)，其特征在于:電動機(jī)選用永磁同步電動機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種游梁式抽油機(jī)節(jié)能拖動系統(tǒng)，其特征在于:所述能量回饋裝置為有源逆變器。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種游梁式抽油機(jī)節(jié)能拖動系統(tǒng)，其特征在于:有源逆變器采用晶閘管(SCR)有源逆變器或絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)逆變器。5.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一所述的一種游梁式抽油機(jī)節(jié)能拖動系統(tǒng)，其特征在于:所述變頻器的R、S、T三個端子通過三個開關(guān)分別與電網(wǎng)三項電L1、L2、L3連接;所述變頻器通過三根導(dǎo)線與電動機(jī)的U、V、W三個接線端連接，實(shí)現(xiàn)用變頻器控制電動機(jī)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種游梁式抽油機(jī)節(jié)能拖動系統(tǒng)，其特征在于:變頻器與能量回饋裝置按照正負(fù)極的方法進(jìn)行連接，利用能量回饋裝置，把直流電壓進(jìn)行整流逆變。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種游梁式抽油機(jī)節(jié)能拖動系統(tǒng)，其特征在于:所述能量回饋裝置的U、V、W三個接線端通過三根導(dǎo)線分別連接有電阻Rl、R2、R3，且并連有三個功率控制開關(guān)，組成了一個上電緩沖模塊，通過控制開關(guān)的斷開和閉合，使能量反饋?zhàn)杂伞?.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種游梁式抽油機(jī)節(jié)能拖動系統(tǒng)，其特征在于:所述上電緩沖模塊通過三根導(dǎo)線連接有PE電感模塊，PE電感模塊具有穩(wěn)定電流，抑制電路中電磁波干擾的功能。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種游梁式抽油機(jī)節(jié)能拖動系統(tǒng)，其特征在于:PE電感模塊的輸出端通過三根導(dǎo)線電連接有三個電感，該三個電感一一對應(yīng)并連接有三個電容C1、C2、C3，電容與電感形成一個回路，組成一個濾波器模塊，該三個電感的輸出端與電網(wǎng)三項電L1、L2、L3連接，這就形成了整個回路。
【文檔編號】H02J3/30GK205453150SQ201620303915
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月13日
【發(fā)明人】趙國祥, 趙東升, 趙樹軍
【申請人】趙國祥