一种新型节能液压抽油机的控制系统技术方案

一种新型节能液压抽油机的控制系统，包括液压控制系统和PLC控制系统两个模块。将液压传动技术与机械正平衡方法有机结合，采用可编程序控制器PLC作为核心控制组件的控制系统对液压传动系统发出指令来自动完成，可将换向时的动能回收利用，尤其是减少了驱动功率。与同型号常轨游梁式抽油机相比，作为整机动力源的电机的功率降低了一个等级，能耗降低30％，节能效果显著，同时还提高了采油效率。

Control system of a new energy-saving hydraulic pumping unit

The control system of a new energy-saving hydraulic pumping unit includes two modules: hydraulic control system and PLC control system. The mechanical hydraulic transmission technology and positive balance methods are combined with programmable logic controller PLC as the core of the control system to complete the automatic control module sends out the instruction to the hydraulic drive system, the energy recovery during the reverse use, especially to reduce the driving power. With the same type of track beam pumping unit as compared to the power source of the electric power is reduced to a level, the energy consumption decreased by 30%, energy-saving effect is remarkable, but also improves the production efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种新型节能液压抽油机的控制系统所属
本专利技术涉及一种新型节能液压抽油机的控制系统，适用于机械领域。
技术介绍
抽油机是将石油从地下采到地面上的采油设备，在油田得到广泛应用，其中游梁式纯机械抽油机占绝大多数，但随着井深的不断增加，以及油井开采经常出现复杂的条件，如高粘、重蜡等导致抽油泵排量降低，为了保证生产，迫使抽油机体积增大，相应地增大了电动机的功率，即增加了能耗，加大了生产成本。因此，抽油机节能增效一直是生产中迫切需要解决的问题。长期以来，人们虽然对抽油机进行了各种各样的改进，但节能效果并不明显。
技术实现思路
本专利技术提出了一种新型节能液压抽油机的控制系统，将液压传动技术与机械正平衡方法有机结合，采用可编程序控制器PLC作为核心控制组件的控制系统对液压传动系统发出指令来自动完成，可将换向时的动能回收利用，尤其是减少了驱动功率。与同型号常轨游梁式抽油机相比，作为整机动力源的电机的功率降低了一个等级，能耗降低30％，节能效果显著，同时还提高了采油效率。本专利技术所采用的技术方案是：所述控制系统包括液压控制系统和PLC控制系统两个模块。所述液压控制系统由游梁、动力油缸、缓冲油缸、单向阀、蓄能器、调速阀、二位二通电磁换向阀、二位四通电磁换向阀、二位四通电磁换向阀、平衡油缸、恒功率变量泵和油箱组成。当新型节能液压系统抽油机开始工作时，电机启动泵15，液压油经二位四通电磁换向阀12进入动力油缸2的无杆腔，给活塞a向上的推力，使游梁1向上摆动，与此同时，二位二通电磁换向阀11电磁铁1YA通电，进入动力油缸2无杆腔的液压油在端面B上产生向下的作用力，则B产生位移，使C腔里的液压油经单向阀6与蓄能器9的液压油合流经调速阀10、换向阀11、单向阀8、换向阀13进入平衡油缸14的有杆腔使活塞杆向右移动，即拖动配重W'右移。当游梁l上升到最高点时，二位四通电磁换向阀12电磁铁3YA通电响应换向，泵15排出的液压油进入动力油缸2的有杆腔，使活塞下行，即游梁l向下摆动，与活塞上行时同理，此时，二位四通电磁换向阀13电磁铁4YA通电置右位，液压油进入平衡油缸14的无杆腔，活塞杆拖动W'向左移动。当游梁1下降到最低点时，二位四通电磁换向阀12、13又响应换向，重复游梁1上升时的工作过程，循环往复。所述PLC控制的是一个单体控制小型液压系统，须控制10个点。选用OMRON的CPM1A系列、电源为AC型CPM1A-20CDR-A的PLC即能满足其控制要求，它具有结构紧凑、适应性强、性价比高、指令系统功能强大、较快的处理速度和大型PLC的功能等优点。所述PLC控制系统的梯形图根据液压系统元件的动作先后顺序设计法中的并行序列结构来编写程序，游梁的上升和下降及配重的左移和右移动作是顺序执行的，而且游梁与配重的动作同时进行。首先在计算机上用OMRON公司LSS软件做仿真模拟、逻辑关系分析，从理论上验证系统软件的正确性，然后在实验室进行实用性试验；将各个控制点与OMRON的CPMlA型PLC对应的位置相连接，按抽油机工作过程给出指令，试验硬件的质量及可靠性，检验其性能参数。当确定其全部满足设计要求后，安装在新型节能液压系统游梁式抽油机上，进行油田现场的应用性试验，情况表明，该PLC控制系统工作性能良好，并且相当稳定，达到了设计要求。本专利技术的有益效果是：该新型节能液压系统游梁式抽油机的PLC控制系统能使游梁的上升、下降和配重的左移、右移动作准确可靠地实现自动化控制，从而将换向时的动能回收利用，达到了节能的目的。与伺服控制系统相比，它具有抗干扰能力强、体积小、造价低等特点。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的游梁式抽油机新型节能液压系统图。图2是本专利技术的PLC流程框图。图3是本专利技术的梁与配重的工作流程图。图4是本专利技术的梯形图。图中：1．游梁；2．动力油缸；3．缓冲油缸；4、5、6、7、8．单向阀；9．蓄能器；10．调速阀；11．二位二通电磁换向阀；12．二位四通电磁换向阀；13．二位四通电磁换向阀；14．平衡油缸；15．恒功率变量泵；16．油箱。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，液压控制系统由游梁、动力油缸、缓冲油缸、单向阀、蓄能器、调速阀、二位二通电磁换向阀、二位四通电磁换向阀、二位四通电磁换向阀、平衡油缸、恒功率变量泵和油箱组成。当节能液压系统抽油机开始工作时，电机启动泵15，液压油经二位四通电磁换向阀12进入动力油缸2的无杆腔，给活塞a向上的推力，使游梁1向上摆动，与此同时，二位二通电磁换向阀11电磁铁1YA通电，进入动力油缸2无杆腔的液压油在端面B上产生向下的作用力，则B产生位移，使C腔里的液压油经单向阀6与蓄能器9的液压油合流经调速阀10、换向阀11、单向阀8、换向阀13进入平衡油缸14的有杆腔使活塞杆向右移动，即拖动配重W'右移。当游梁l上升到最高点时，二位四通电磁换向阀12电磁铁3YA通电响应换向，泵15排出的液压油进入动力油缸2的有杆腔，使活塞下行，即游梁l向下摆动，与活塞上行时同理，此时，二位四通电磁换向阀13电磁铁4YA通电置右位，液压油进入平衡油缸14的无杆腔，活塞杆拖动W'向左移动。当游梁1下降到最低点时，二位四通电磁换向阀12、13又响应换向，重复游梁1上升时的工作过程，循环往复。如图2，PLC控制的是一个单体控制小型液压系统，须控制10个点。选用OMRON的CPM1A系列、电源为AC型CPM1A-20CDR-A的PLC即能满足其控制要求，它具有结构紧凑、适应性强、性价比高、指令系统功能强大、较快的处理速度和大型PLC的功能等优点。控制系统核心采用的是西门子S7300系列的PLC，主站PLC一方面协调各个从站协同工作，一方面对液压伺服系统进行控制，从站1和从站2是两个分布式IO，负责响应操作终端的输入和传感器的输入以及到各执行元件的输出，上位机和PLC之间通过PROFIBUSPD协议或者MPI协议进行通讯，上位机通过MOXA扩展卡分别和铭牌打印机、报表打印机、称重仪表相连。如图3、图4，PLC控制系统的梯形图根据液压系统元件的动作先后顺序设计法中的并行序列结构来编写程序，游梁的上升和下降及配重的左移和右移动作是顺序执行的，而且游梁与配重的动作同时进行。首先在计算机上用OMRON公司LSS软件做仿真模拟、逻辑关系分析，从理论上验证系统软件的正确性，然后在实验室进行实用性试验；将各个控制点与OMRON的CPMlA型PLC对应的位置相连接，按抽油机工作过程给出指令，试验硬件的质量及可靠性，检验其性能参数。当确定其全部满足设计要求后，安装在新型节能液压系统游梁式抽油机上，进行油田现场的应用性试验，情况表明，该PLC控制系统工作性能良好，并且相当稳定，达到了设计要求。上位机监控软件采用BORLAND公司的DEL-PHl6.0而开发的，可以运行在windowsNT/2000/XP操作系统上,系统功能完善，界面友好，稳定可靠，系统采用模块化、接口化的开放式设计，有较好的可扩展性。上位机监控软件可以对系统的所有状态进行实时监控，包括传感器的状态、工作状态，当出现故障，传感器不能正常工作或者系统通讯不畅时，系统可以对异常情况进行诊断和分析，并提示用户采取相应的措施。系统需要的参数有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型节能液压抽油机的控制系统，其特征是：所述控制系统包括液压控制系统和PLC控制系统两个模块。

【技术特征摘要】
1.一种新型节能液压抽油机的控制系统，其特征是：所述控制系统包括液压控制系统和PLC控制系统两个模块。2.根据权利要求1所述的一种新型节能液压抽油机的控制系统，其特征是：所述液压控制系统由游梁、动力油缸、缓冲油缸、单向阀、蓄能器、调...

【专利技术属性】
技术研发人员：申久祝，
申请(专利权)人：申久祝，
类型：发明
国别省市：辽宁,21