[實用新型]游梁式抽油機恒動液面控制結構

有效

• 申請號: 200920132409.3
• 申請日: 2009-05-31
• 公開（公告）號: CN201433746Y
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發明（設計）人: 張春波
• 申請（專利權）人: 深圳市四方節能設備有限公司
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21B44/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及油田采用的抽油設備，具體是一種智能游梁式抽油機開環無制動變頻恒動液面控制結構。

背景技術

目前，在油田采用的抽油設備中，以游梁式抽油機最為普遍，數量也最多。它的動作原理是由交流電動機恒速運轉拖動抽油泵，沿著重力作用方向進行往復運動，從而把原油從數百至數千米的井下抽到地面。負載慣量較大，又是周期負載，且上升、下降行程負載性質亦不同，下降時尚帶有位勢負載性質，導致電動機進入再生發電狀態，將多余能量反饋到電網。油田采油的特殊地理環境決定了采油設備有其獨特的運行特點：根據地下油層動液面和出油量的變化需調節抽油機的沖程和沖次。

傳統的調整游梁式抽油機沖程和沖次的辦法是抽油桿掛鉤位置以及傳動比，屬于機械有級式的方式，需停機操作并根據經驗和示功圖進行調整，每調整一次相當麻煩，也很難準確調整至最佳狀態。

采用變頻器對抽油機進行沖次的調節是已經被業內普遍認可的方案，是抽油工藝改造的大趨勢。變頻器的軟起動特性、對網側功率因數的提高、對電機轉速的調整性能以及其高效節能都是其它方案難以達到的。但是，由于抽油機運行過程中會出現發電狀態，會導致變頻器直流側電壓升高，導致過電壓故障停機。為保證變頻器能正常運行，現有的解決方案有：1、在變頻器直流回路加能耗制動電阻；2、在變頻器直流回路加能量回饋裝置或采用四象限變頻器代替通用型變頻器；3、采用多臺變頻器共直流母線供電。方案1將電能消耗在電阻上，不利于節能；方案2成本很高；方案3實施起來比較困難，局限性大。同時現有的變頻控制都是手動調節抽油機的沖次，自動化程度低，控制效果也很難做到最佳。

實用新型內容

針對上述技術問題，本實用新型要解決的技術問題是采用變頻器對抽油機進行調速控制，避免電機運行在發電狀態并提高設備效率。

為實現該技術目的，本實用新型的一種游梁式抽油機恒動液面控制結構，其特征在于包括變頻器、配電開關和交流接觸器；所述控制結構還包括控制中心、機柜和顯示界面，其中：

控制中心由PLC和抽油機專用控制軟件組成，完成電機電流、功率、電壓和轉矩檢測，電網電壓和變頻器直流電壓采集；還包括直流電壓控制模型，動液面估算和控制模型，變頻器頻率輸出控制，顯示界面數據交換和信息存儲；

顯示界面提供參數、設置顯示以及報警信息顯示；

機柜包括通風與溫度控制裝置、防雨防潮防塵結構。

所述控制結構還設置有后備旁路。

本技術方案采用軟件控制替代了原變頻控制中的制動設備，簡化硬件、降低成本；通過建立動液面估算模型，在沒有任何外加傳感器的情況下動態控制動液面于最佳狀態，提高生產效率、節能降耗、實現無人值守生產、提高生產自動化水平。

附圖說明

圖1為本實用新型的框架結構圖。

具體實施方式

本實用新型的基本思路是：1、自動根據變頻器直流側電壓的變化，控制抽油機上、下沖程的速度，防止電機進入發電制動狀態，從而可取消原技術中為保證變頻器正常運行而采取的種種措施，降低設備成本，提高可靠性。2、根據抽油機周期性的負載變化情況，在無需加裝任何外部傳感器的情況下，自動計算出動液面的高低，從而通過自動調節沖次來使動液面保持在最佳狀態，以提高抽油效率，達到節能降耗的目的。

如附圖1所示，本發明的主電路由通用變頻器、配電開關、交流接觸器組成，考慮了后備旁路?？刂浦行挠蒔LC和抽油機專用控制軟件組成，完成數據采集、運算和控制輸出，人機界面采用液晶文本顯示器。為使本設備能廣泛應用于我國的不同油田環境中，設備中考慮了三防設計，并加入了耐高溫和低溫的溫度控制系統。

本實用新型降低設備成本，提高自動化水平，進一步提高生產效率和節能效果，使變頻技術能真正普及應用于抽油機的改造中。