抽油机运行自动控制装置及节能方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种抽油机运行自动控制装置及节能方法，该抽油机运行自动控制装置在电动机运行模式和启动模式为变频时，其控制装置将启停时机和输出频率传递给变频器，以控制电动机在上冲程开机、下冲程停机，并将启停时机传递给第二固态继电器，以控制减速机在下冲程开机，上冲程停机；在电动机的运行模式和启动模式为工频时，控制装置将启停时机传递给第一固态继电器，以控制电动机在上冲程开机、下冲程停机，并将启停时机传递给第二固态继电器，以控制减速机在下冲程开机，上冲程停机。该抽油机运行自动控制装置及节能方法，有效减少了电动机的工作时间，负载率稳定有利于提高电动机效率，达到了提高抽油机效率、节电和降低工作量的目标。

Automatic control device for pumping unit operation and energy saving method

【技术实现步骤摘要】
抽油机运行自动控制装置及节能方法
本专利技术涉及石油开采技术装备领域，特别是涉及到一种抽油机运行自动控制装置及节能方法。
技术介绍
在我国石油开采中，抽油机有杆泵采油井占到全部油井的80％以上，抽油机的运行效率特别低，平均水平仅为25.96％，而国外的平均水平为30.05％。在油田成本的构成中，电费支出是占比较高的几个项目之一，其中仅抽油机耗电就超过了油田总耗电量的40％，在当前国家“节能减排”的大背景下，降低生产成本，特别是降低抽油机能耗已成为各油田企业亟待解决的问题。在抽油机有杆泵采油井的生产中，抽油机由持续运行的电动机驱动，普遍采用加装平衡块的方式实现平衡。抽油机调平衡是一种经常性的日常工作，当抽油机的载荷发生变化时，如不能及时调平衡，就会造成抽油机效率降低，增加能耗，严重时可能会导致抽油机故障。还有一种双井抽油机(ZL200820020465.3)现场试验节能效果明显，平均节电率达40％以上(SCJ12—6.0—40型双井节能抽油机，胜利油田分公司采油工艺研究院，李新华，《石油机械》2010年第38卷第9期)。该种双井抽油机通过两口井间交替上、下冲程，实现了电动机输出动力不间断作用于油井液体举升，克服了单井抽油机仅上冲程作用于油井液体举升的弊端，故节电效果明显。但该种双井抽油机的主副机间采用机械连接，实施受到井间距离限制。为此我们专利技术了一种新的抽油机运行自动控制装置及节能方法，解决了以上技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种解决了现有技术中单井抽油机电动机输出动力间断的作用于油井液体举升和双井抽油机实施受到井距限制的弊端，消除了抽油机经常性人工调平衡的体力劳动和实时性差的弊端的抽油机运行自动控制装置及节能方法。本专利技术的目的可通过如下技术措施来实现：抽油机运行自动控制装置，该抽油机运行自动控制装置包括变频器，第一固态继电器，第二固态继电器和控制装置，该变频器连接于抽油机的电动机，控制电动机的启停和转速，并将工作参数传输给该控制装置；该第一固态继电器连接于电动机，控制电动机工频运行时的启停；该第二固态继电器与抽油机的减速机连接，控制减速机的启停；该变频器，该第一固态继电器和该第二固态继电器分别连接于该控制装置，该控制装置采集抽油机位置信息，电动机的运行模式和工作状态，以及启停时机的延迟量，减速机的工作状态，并在电动机运行模式和启动模式为变频时，该控制装置将启停时机和输出频率传递给该变频器，以控制电动机在上冲程开机、下冲程停机，并将启停时机传递给该第二固态继电器，以控制减速机在下冲程开机，上冲程停机；在电动机的运行模式和启动模式为工频时，该控制装置将启停时机传递给该第一固态继电器，以控制电动机在上冲程开机、下冲程停机，并将启停时机传递给该第二固态继电器，以控制减速机在下冲程开机，上冲程停机。本专利技术的目的还可通过如下技术措施来实现：该抽油机运行自动控制装置还包括位置开关，该位置开关连接于该控制装置，检测抽油机运行的位置信息，并将位置信息传输给该控制装置，该位置开关为上死点开关信号时表明所述抽油机由上冲程转为下冲程，该位置开关为下死点开关信号时表明所述抽油机由下冲程转为上冲程，该控制装置与该位置开关为数字量输入Zigbee无线连接。该抽油机运行自动控制装置还包括多功能电表，该多功能电表连接于该控制装置，计量电动机的用电量，检测电流、电压和输入功率，并将电参数传输给该控制装置，该控制装置根据电参数，判断电动机的开停机这些工作状态。该控制装置与该多功能电表为RD485通讯采用双绞线连接。该抽油机运行自动控制装置还包括人机接口，该人机接口连接于该控制装置，以进行参数设定，包括变频器工作频率、启停时机的延迟量这些参数，并显示系统运行状态，系统故障信息。该抽油机运行自动控制装置还包括第一接触器和第二接触器，该第一接触器和该第二接触器联锁，连接于该控制装置，该第一接触器控制该变频器与电动机间的接通和切断，并将电动机的变频运行模式传输给该控制装置，该第二接触器控制电动机工频电路的接通和切断，并将电动机的工频运行模式传输给该控制装置。该抽油机运行自动控制装置还包括第一启动开关，该第一启动开关连接于该控制装置，为电动机变频模式运行时的启动开关，并将变频启动开关信号传输给该控制装置。该抽油机运行自动控制装置还包括第二启动开关，该第二启动开关连接于该控制装置，为电动机工频模式运行时的启动开关，并将工频启动开关信号传输给该控制装置。该抽油机运行自动控制装置还包括减速机工作状态传感器，该减速机工作状态传感器连接于该控制装置，监测减速机工作状态，并将减速机工作状态传输给该控制装置。该控制装置包括变频器检测单元，控制输出单元，控制单元和设备运行检测单元，该变频器参数检测单元连接于该变频器，检测该变频器的工作参数，获得该变频器的输出功率、电流、频率信号这些工作参数，该设备运行检测单元连接于该第一接触器、该第二接触器、该第一启动开关、该第二启动开关和该减速机工作状态传感器，以得到该电动机的运行模式和减速机的工作状态，该控制单元连接于该变频器检测单元，该控制输出单元和该设备运行检测单元，根据该变频器的工作状态、该电动机的运行模式和工作状态、减速机工作状态、抽油机位置信息，计算出该变频器的启停时机和输出频率，以及该第一固态继电器、该第二固态继电器的启停时机，并传递给该控制输出单元，该控制输出单元连接于该变频器，给该变频器传递启停信号和工作频率，并与该第一固态继电器、该第二固态继电器的控制信号输入端连接，以控制该第一固态继电器、该第二固态继电器的接通或切断。该控制装置与该变频器为RD485通讯采用双绞线连接，该控制装置与该第一固态继电器、该第二固态继电器为数字量输出双绞线连接，该控制装置与该第一触器、该第二触器、该第一启动开关和第二启动开关为数字量输入双绞线连接，与该减速机工作状态传感器为模拟量输入双绞线连接。本专利技术的目的也可通过如下技术措施来实现：抽油机节能方法，该抽油机设置为载荷大于平衡块的重量的欠平衡模式，该抽油机节能方法包括：步骤1，采集抽油机位置信息；步骤2，采集抽油机电动机的运行模式、启动模式和运行状态，减速机的工作状态，以及启停时机的延迟量；步骤3，控制电动机在上冲程开机、下冲程停机，控制减速机在下冲程开机，上冲程停机。本专利技术的目的还可通过如下技术措施来实现：该抽油机节能方法还包括，在步骤1之前，将抽油机停到下死点，变频启动抽油机；系统初始化为启动模式，接通变频工作电路，切断工频工作电路；变频器启动从而电动机开机，同时，控制减速机停机。步骤3包括：步骤a，当抽油机为启动模式时，若通过抽油机位置信息判断为上冲程结束，流程进入到步骤b；若通过抽油机位置信息判断为下冲程结束，流程进入到步骤e；步骤b，当抽油机为启动模式时，则系统复位为工作模式，检查电动机运行模式和工作状态、减速机的工作状态，若电动机为变频模式开机状态，且减速机为停机状态，则流程进入到步骤c；否则，停机并输出故障码；步骤c，控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.抽油机运行自动控制装置，其特征在于，该抽油机运行自动控制装置包括变频器，第一固态继电器，第二固态继电器和控制装置，该变频器连接于抽油机的电动机，控制电动机的启停和转速，并将工作参数传输给该控制装置；该第一固态继电器连接于电动机，控制电动机工频运行时的启停；该第二固态继电器与抽油机的减速机连接，控制减速机的启停；该变频器，该第一固态继电器和该第二固态继电器分别连接于该控制装置，该控制装置采集抽油机位置信息，电动机的运行模式和工作状态，减速机的工作状态，以及启停时机的延迟量，并在电动机运行模式和启动模式为变频时，该控制装置将启停时机和输出频率传递给该变频器，以控制电动机在上冲程开机、下冲程停机，并将启停时机传递给该第二固态继电器，以控制减速机在下冲程开机，上冲程停机；在电动机的运行模式和启动模式为工频时，该控制装置将启停时机传递给该第一固态继电器，以控制电动机在上冲程开机、下冲程停机，并将启停时机传递给该第二固态继电器，以控制减速机在下冲程开机，上冲程停机。/n

【技术特征摘要】
1.抽油机运行自动控制装置，其特征在于，该抽油机运行自动控制装置包括变频器，第一固态继电器，第二固态继电器和控制装置，该变频器连接于抽油机的电动机，控制电动机的启停和转速，并将工作参数传输给该控制装置；该第一固态继电器连接于电动机，控制电动机工频运行时的启停；该第二固态继电器与抽油机的减速机连接，控制减速机的启停；该变频器，该第一固态继电器和该第二固态继电器分别连接于该控制装置，该控制装置采集抽油机位置信息，电动机的运行模式和工作状态，减速机的工作状态，以及启停时机的延迟量，并在电动机运行模式和启动模式为变频时，该控制装置将启停时机和输出频率传递给该变频器，以控制电动机在上冲程开机、下冲程停机，并将启停时机传递给该第二固态继电器，以控制减速机在下冲程开机，上冲程停机；在电动机的运行模式和启动模式为工频时，该控制装置将启停时机传递给该第一固态继电器，以控制电动机在上冲程开机、下冲程停机，并将启停时机传递给该第二固态继电器，以控制减速机在下冲程开机，上冲程停机。


2.根据权利要求1所述的抽油机运行自动控制装置，其特征在于，该抽油机运行自动控制装置还包括位置开关，该位置开关连接于该控制装置，检测抽油机运行的位置信息，并将位置信息传输给该控制装置，该位置开关为上死点开关信号时表明所述抽油机由上冲程转为下冲程，该位置开关为下死点开关信号时表明所述抽油机由下冲程转为上冲程，该控制装置与该位置开关为数字量输入Zigbee无线连接。


3.根据权利要求1所述的抽油机运行自动控制装置，其特征在于，该抽油机运行自动控制装置还包括多功能电表，该多功能电表连接于该控制装置，计量电动机的用电量、检测电流、电压和输入功率，并将电参数传输给该控制装置，该控制装置根据电参数，判断电动机的开停机这些工作状态。


4.根据权利要求3所述的抽油机运行自动控制装置，其特征在于，该控制装置与该多功能电表为RD485通讯采用双绞线连接。


5.根据权利要求1所述的抽油机运行自动控制装置，其特征在于，该抽油机运行自动控制装置还包括人机接口，该人机接口连接于该控制装置，以进行参数设定，包括变频器工作频率、启停时机的延迟量这些参数，并显示系统运行状态，系统故障信息。


6.根据权利要求1所述的抽油机运行自动控制装置，其特征在于，该抽油机运行自动控制装置还包括第一接触器和第二接触器，该第一接触器和该第二接触器联锁，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭学民，崔向英，刘文波，张艳鹏，王峰，杨东科，崔向阳，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，胜利油田石油开发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37