[發(fā)明專利]一種抽油機(jī)智能節(jié)電器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210120850.6
• 申請(qǐng)日: 2012-04-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102637004A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊全武;胡宏梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太倉(cāng)新點(diǎn)石能源科技有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042;E21B43/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種抽油機(jī)，具體地說(shuō)是抽油機(jī)智能節(jié)電器。

背景技術(shù)

隨著油田原油的不斷開(kāi)采，老油田的低產(chǎn)井越來(lái)越多，貧油、油層不均勻或原油粘度不均勻的油井使用，使油井泵空或空撈的現(xiàn)象也越來(lái)越嚴(yán)重，合理地控制抽油機(jī)的運(yùn)行工況，可以達(dá)到節(jié)電、防止液擊引起的油桿斷裂以及抽油機(jī)磨損減少的目的。交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)通過(guò)抽油桿的上下運(yùn)動(dòng)將原油抽汲到地面上來(lái)，抽油機(jī)總體效率很低，抽油機(jī)用電量占到原油開(kāi)采成本的35%左右，是采油成本居高不下的一個(gè)主要原因，因而實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)的節(jié)能控制，對(duì)降低開(kāi)采成本具有重要意義。

抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷狀況是影響抽油機(jī)能耗的主要因素。抽油機(jī)工作效率不高的主要原因是其載荷特性與所用交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性不相匹配，電機(jī)的負(fù)載率過(guò)低致使電機(jī)以較低的效率運(yùn)行。目前抽油井上應(yīng)用的節(jié)能技術(shù)主要用于地面部分，并且主要針對(duì)抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)及其拖動(dòng)裝置（電機(jī)和配電箱）的性能展開(kāi)的。一般包括以下四種：

1、變頻調(diào)節(jié)器節(jié)能：通過(guò)改變輸出頻率來(lái)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速,降低給電機(jī)的端電壓從而降低電機(jī)的有功功率,大幅度節(jié)省電能。其缺陷是設(shè)備成本較高，控制系統(tǒng)復(fù)雜，在油田的惡劣環(huán)境下工作，其可靠性防盜等都成問(wèn)題。

2、電容動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償：通過(guò)電機(jī)的就地補(bǔ)償來(lái)提高電機(jī)的功率因數(shù),提高電網(wǎng)的利用率，簡(jiǎn)單、成本低。缺點(diǎn)是不能減小有功損耗,從而達(dá)不到有功省電的目的。

3、繼電接觸器調(diào)壓節(jié)能：將電機(jī)定子繞組為△接法，起動(dòng)時(shí)為Y接法，啟動(dòng)電壓降低，接近額定轉(zhuǎn)矩時(shí)，再將定子繞組改為△接法。此方法控制簡(jiǎn)單，但節(jié)電效果不明顯。

4、可控硅調(diào)壓：一般稱之為電機(jī)的軟啟動(dòng)，通過(guò)采用晶閘管調(diào)壓電路來(lái)控制電壓的大小，節(jié)電效果較好，但是電源電流波形發(fā)生畸變，電網(wǎng)諧波污染嚴(yán)重，另外在油田的惡劣環(huán)境下，其可靠性等都受到制約，同時(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。

抽油機(jī)的工作能力是一個(gè)固定不變的量。對(duì)于產(chǎn)液量不足的油井來(lái)說(shuō)，抽油機(jī)的工作能力必然過(guò)剩，泵空或空撈現(xiàn)象很嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致泵效很低，致使抽油機(jī)常常處于半負(fù)荷或輕負(fù)荷的工作狀態(tài)。傳統(tǒng)的解決方法：一是使用定時(shí)器間歇抽油；二是靠人工操作定時(shí)啟停抽油機(jī)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用這些作法不是不能最大限度的節(jié)電就是不能發(fā)揮油井的最大生產(chǎn)能力。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種抽油機(jī)智能節(jié)電裝置，該節(jié)電裝置可以在保證抽油機(jī)發(fā)揮最大生產(chǎn)能力的情況下最大限度的節(jié)電。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提出的技術(shù)方案為一種抽油機(jī)智能節(jié)電器，包括信號(hào)接收模塊、主控模塊、信號(hào)分析模塊以及上位機(jī)；所述信號(hào)接收模塊與主控模塊相接，主控模塊與信號(hào)分析模塊以及上位機(jī)相接。

所述信號(hào)接收模塊包括液面?zhèn)鞲衅鳌⒘髁總鞲衅饕约癆/D轉(zhuǎn)換器，所述液面?zhèn)鞲衅鳌⒘髁總鞲衅骶cA/D轉(zhuǎn)換器相接，A/D轉(zhuǎn)換器與主控模塊相接。

所述主控模塊為STC89C52單片機(jī)。

所述信號(hào)分析模塊包括順次相接的光電隔離電路、信號(hào)放大電路、模糊控制器、絕緣柵雙極型晶體管IGBT、交流電動(dòng)機(jī)JD以及溫度電流檢測(cè)電路，在交流電動(dòng)機(jī)JD上還接有三相電源；光電隔離電路與主控模塊相接，溫度電流檢測(cè)電路也與主控模塊相接。

所述主控模塊與上位機(jī)之間還接有串行通行模塊。

節(jié)電原理如下：

1、通過(guò)液面?zhèn)鞲衅髯詣?dòng)感應(yīng)油井井下動(dòng)液面的變化，以此判斷井下是否有油（液）可抽吸，從而準(zhǔn)確控制抽油機(jī)的啟停狀態(tài)，有效地避免了空抽發(fā)生，大幅減少無(wú)效行程，提高泵的充滿度而節(jié)電。

抽油機(jī)智能節(jié)電器是以微電腦技術(shù)為基礎(chǔ)的智能化控制裝置，能自動(dòng)測(cè)知抽油機(jī)的實(shí)際負(fù)荷。當(dāng)井內(nèi)液量積存較低時(shí)，自動(dòng)令抽油機(jī)停止工作。只有當(dāng)井內(nèi)液量恢復(fù)到滿足再次連續(xù)滿抽的條件時(shí)，抽油機(jī)才會(huì)再次啟動(dòng)，保證了抽油機(jī)不做無(wú)用功，減少低效及無(wú)效抽取。

2、應(yīng)用流量傳感器確定泵的充滿度，通過(guò)單片機(jī)感知和計(jì)算，根據(jù)井下負(fù)荷的變化而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制，根本上解決了抽油機(jī)低效抽取的問(wèn)題，從而有效地實(shí)現(xiàn)節(jié)約電力。

3、可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油井的運(yùn)行參數(shù)，及時(shí)顯示與記錄，并通過(guò)智能分析，自反饋優(yōu)化參數(shù)，得出最優(yōu)工況參數(shù)，使抽油機(jī)以最優(yōu)工況進(jìn)行抽油。

4、反充電回饋，自動(dòng)識(shí)別上、下沖程。為了節(jié)電，可在抽油機(jī)做回復(fù)動(dòng)作時(shí)將能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，用到抽油動(dòng)作中，進(jìn)行功率補(bǔ)償。采用回饋制動(dòng)方式，將電能回饋到原電網(wǎng)。如果沖程進(jìn)行到某一程度出現(xiàn)抽油機(jī)帶動(dòng)電機(jī)的情況時(shí)，則該系統(tǒng)適時(shí)關(guān)閉電機(jī)上的端電壓，利用抽油機(jī)滑行達(dá)到節(jié)能的目的，即調(diào)不調(diào)速都節(jié)能；