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    變頻調速器抽油機的應用
    來源:  作者:本站
    摘要:本文介紹變頻調速器在油田抽油機上的應用.

    引言:目前,在油田抽油設備中,以游梁式磕頭抽油機應用最為普遍,數量也最多。但是,傳統的磕頭機普遍存在著起動沖擊大,運行耗電多,大馬拉小車、效率低下等諸多問題,加之油井情況復雜,稠油、結蠟、沙卡現象較多,斷桿、燒電機等現象經常發生,對電動機沒有可靠的保護功能,設備維修量大,為此,急需對現有的抽油機設備進行改造。
      
      變頻調速器具有低速軟啟動,轉速可以平滑地大范圍調節,對電動機保護功能齊全,如短路、過載、過壓、欠壓及失速等,可有效地保護電機及機械設備,具有運行平穩、可靠,提高功效等諸多優點,是抽油設備改造的理想方案。我們對遼河油田、勝利油田近40口井進行了變頻改造,其應用效果十分明顯。

    一、變頻器的基本原理
    由電機理論可知,其轉速公式為
    n=60f/p×(1-s)
    其中P—電動機的極對數
     s—轉差率
     f-供電電源的頻率
    n-電動機的轉速
      
      由上式可看出,電機轉速與頻率近似成正比,改變頻率即可以平滑地調節電機轉速,而對于變頻器而言,其頻率的調節范圍是很寬的,可在0~400Hz之間任意調節,因此電機轉速即可以在較寬的范圍內調節。

      當然,轉速提高后,還應考慮到對其軸承及繞組的影響,防止電機過分磨損及過熱,一般最高頻率設在50Hz或65Hz。

      功率器件為西門子的IGBT,控制器的核心是87C196MC單片機。

    二、抽油機變頻器的難點

      作為抽油設備,其運動為反復地上下提升,一個沖程提升一次,其動力來自于電動機帶動的兩個重量相當大的鋼質滑塊,當滑塊舉升時,類似于杠桿的作用,將抽油機桿送入井中,滑塊下降時,抽油桿提出帶油至井口,由于電機轉速一定,在滑塊下降過程中,負荷減輕,電機拖動產生的能量無地方施放,勢必進入再生發電狀態,造成主回路母線電壓升高,頻繁的高壓沖擊會損壞變頻器的主器件,包括電解電容及功率模塊,因此增加制動回路,讓再生電壓能及時地釋放掉,以保證設備在安全的電壓下工作。

      再生制動電路即通常所說的剎車電路,如圖1中的虛線框內所示,包括比較電路、剎車模塊及剎車電阻等.我們從主回路通過取樣放大,與基準電壓相比較,通過調整電位器,使剎車單元在1.1Ue(Ue為額定母線電壓值)時導通,在1.05Ue時斷開,即可控制主回路的電壓,保證其工作在允許的范圍內。

      由于剎車模塊是以單結控制主回路的電壓,其可靠地工作是很關鍵的,這里吸收電路要作好,由于剎車電阻引線都比較長,其引線電感、尖峰電壓相應加大,為此采用了R、C、D吸收電路,圖中R3、C4用以吸收引線電感而產生的尖峰電壓,所加的快恢復二極管用以在剎車單元截止時在剎車電阻兩端產生的逆反電壓提供通路。在剎車單元頻繁地工作中,勢必會產生干擾電壓,造成模塊不應有的導通而損壞,在信號的輸入端加一抗干擾電容是必要的,以吸收由于干擾信號造成的模塊誤導通,一般選0.01uF左右的無感電容較適宜。
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