[实用新型]具有能量反馈功能的抽油机控制系统

说明书

技术领域

 本实用新型涉及一种具有能量反馈功能的抽油机控制系统，更具体的说，尤其涉及一种将抽油机下行时的势能转化为电能并反馈到供电网中的抽油机控制系统。

背景技术

随着中国最为严峻的缺电局面的降临，国家提出了如何提高能源效率，降低能源系统成本，并制定了“开发与节约并重，近期把节约放在优先地位”的能源方针。资料显示，中国电力消耗量仅次于美国，位居世界第二位，节能节电意识的淡薄造成了很大的资源浪费和财产损失，而中国吨油成本是国外吨油成本的好几倍：尽可能的节能增效，同国际水平接轨，这是中国石油工业的必然趋势。  在吨油成本中，电费支出的占生产成本的三分之一，而且随着油田的进一步开采，再稳产的基础上，节能、增效、增产、降耗，显得更为重要。抽油机作为油田最基本的设备，其节能降耗显得更有意义。

游梁式抽油机是我国油田目前最主要的机械采油装备。由于常规游梁式抽油机载荷波动较大，其周期载荷波动系数为1.7～2.1，同时由于选择电动机的额定功率有一定的安全储备，即使抽油机能在其额定设计工况点下工作，电动机的负载率一般也达不到50%，况且由于抽油机实际工作参数达不到额定设计参数，导致电动机的负载率较低，造成电能的极大浪费。

据统计,目前游梁式抽油机电动机的负载率仅为30%左右.在这一负载率下电动机的运行效率仅为65～70%,而电动机的额定效率为90%左右。显然，由于电动机负载率低，致使抽油机耗电量增加了30～40%。

因此拖动抽油机电动机节能技术的研究已引起人们的普遍重视。为了解决上述问题。近年来各大油田在抽油机采用了变频控制技术进行节能改造，以便有效地节约能源。

发明内容

本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种具有能量反馈功能的抽油机控制系统。

本实用新型的具有能量反馈功能的抽油机控制系统，包括起运算和控制作用的微控制单元以及对抽油电机进行变频调节的变频控制电路，变频控制电路包括整流电路和第一逆变模块，第一逆变模块的控制端、输出端分别与微控制单元和抽油电机相连接；微控制单元连接有用于对抽油电机运行状态控制的外围控制电路；其特别之处在于：还包括将抽油电机发出的电能输入到交流电网的能量反馈电路，该能量反馈电路包括与抽油电机发电回路相连接的整流电路以及与微控制单元相连接的第二逆变模块，第二逆变模块的输出与交流电网相连接；所述微控制单元的信号采集端还连接有上冲程检测电路和下冲程检测电路。

微控制单元由微处理器构成，用于信号采集、数据处理和控制信号的输出；变频控制电路实现对抽油机的变频调节，使得抽油机的转速工作在设定的合理状态，以便对抽油机的上行和下行速率进行控制。在变频控制的过程中，先通过整流电路将交流电整流为直流电，在通过第一逆变模块逆变为使抽油电机运行的交流电，从而达到对抽油电机的变频控制。外围控制电路有相应的开关按钮和继电器连接组成，以便对抽油电机的工作状态进行控制。在游梁式抽油机下行的过程中，配重块、驴头和抽油杆在自身重力的作用下，将会驱使抽油电机进行转动，能量反馈电路就是将这部分能量转化、整流、逆变后输入到交流电网中，以达到节约能源的目的；能量反馈电路中的整流电路将抽油电机发出来的电整流为直流电，第二逆变模块再将其逆变为与电网中相位、频率相等的交流电，反馈到电网中，有效地实现了能源的节约。上冲程检测电路和下冲程检测电路分别用于检测游梁式抽杆上行和下行的状态，以便对抽油电机的工作状态进行调节。

本实用新型的具有能量反馈功能的抽油机控制系统，外围控制电路包括继电器MX、继电器MC1、继电器MC2、继电器MC3以及切换开关；继电器MX的线圈与停止、运行按钮串联后接于电源的两端，运行按钮与继电器MX的常开点相并联；继电器MC1的线圈与继电器MC2的常闭点、切换开关、继电器MX的常开点相串联后接于电源的两端；继电器MC2的线圈与继电器MC1的常闭点、切换开关、继电器MX的常开点相串联后接于电源的两端；继电器MC3的线圈经控制开关后接于电源的两端；所述切换开关和控制开关均与微控制器相连接。

采用多个继电器与开关按钮相配合的形式，既有利于实现对抽油电机工作状态的控制，也便于实现不同状态下的互锁；使得控制更加精准，并可避免发生错误的逻辑控制。