[实用新型]游梁式抽油机恒动液面控制结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及油田采用的抽油设备，具体是一种智能游梁式抽油机开环无制动变频恒动液面控制结构。

背景技术

目前，在油田采用的抽油设备中，以游梁式抽油机最为普遍，数量也最多。它的动作原理是由交流电动机恒速运转拖动抽油泵，沿着重力作用方向进行往复运动，从而把原油从数百至数千米的井下抽到地面。负载惯量较大，又是周期负载，且上升、下降行程负载性质亦不同，下降时尚带有位势负载性质，导致电动机进入再生发电状态，将多余能量反馈到电网。油田采油的特殊地理环境决定了采油设备有其独特的运行特点：根据地下油层动液面和出油量的变化需调节抽油机的冲程和冲次。

传统的调整游梁式抽油机冲程和冲次的办法是抽油杆挂钩位置以及传动比，属于机械有级式的方式，需停机操作并根据经验和示功图进行调整，每调整一次相当麻烦，也很难准确调整至最佳状态。

采用变频器对抽油机进行冲次的调节是已经被业内普遍认可的方案，是抽油工艺改造的大趋势。变频器的软起动特性、对网侧功率因数的提高、对电机转速的调整性能以及其高效节能都是其它方案难以达到的。但是，由于抽油机运行过程中会出现发电状态，会导致变频器直流侧电压升高，导致过电压故障停机。为保证变频器能正常运行，现有的解决方案有：1、在变频器直流回路加能耗制动电阻；2、在变频器直流回路加能量回馈装置或采用四象限变频器代替通用型变频器；3、采用多台变频器共直流母线供电。方案1将电能消耗在电阻上，不利于节能；方案2成本很高；方案3实施起来比较困难，局限性大。同时现有的变频控制都是手动调节抽油机的冲次，自动化程度低，控制效果也很难做到最佳。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型要解决的技术问题是采用变频器对抽油机进行调速控制，避免电机运行在发电状态并提高设备效率。

为实现该技术目的，本实用新型的一种游梁式抽油机恒动液面控制结构，其特征在于包括变频器、配电开关和交流接触器；所述控制结构还包括控制中心、机柜和显示界面，其中：

控制中心由PLC和抽油机专用控制软件组成，完成电机电流、功率、电压和转矩检测，电网电压和变频器直流电压采集；还包括直流电压控制模型，动液面估算和控制模型，变频器频率输出控制，显示界面数据交换和信息存储；

显示界面提供参数、设置显示以及报警信息显示；

机柜包括通风与温度控制装置、防雨防潮防尘结构。

所述控制结构还设置有后备旁路。

本技术方案采用软件控制替代了原变频控制中的制动设备，简化硬件、降低成本；通过建立动液面估算模型，在没有任何外加传感器的情况下动态控制动液面于最佳状态，提高生产效率、节能降耗、实现无人值守生产、提高生产自动化水平。

附图说明

图1为本实用新型的框架结构图。

具体实施方式

本实用新型的基本思路是：1、自动根据变频器直流侧电压的变化，控制抽油机上、下冲程的速度，防止电机进入发电制动状态，从而可取消原技术中为保证变频器正常运行而采取的种种措施，降低设备成本，提高可靠性。2、根据抽油机周期性的负载变化情况，在无需加装任何外部传感器的情况下，自动计算出动液面的高低，从而通过自动调节冲次来使动液面保持在最佳状态，以提高抽油效率，达到节能降耗的目的。

如附图1所示，本发明的主电路由通用变频器、配电开关、交流接触器组成，考虑了后备旁路。控制中心由PLC和抽油机专用控制软件组成，完成数据采集、运算和控制输出，人机界面采用液晶文本显示器。为使本设备能广泛应用于我国的不同油田环境中，设备中考虑了三防设计，并加入了耐高温和低温的温度控制系统。

本实用新型降低设备成本，提高自动化水平，进一步提高生产效率和节能效果，使变频技术能真正普及应用于抽油机的改造中。