一种抽油机变频节能系统技术方案

一种抽油机变频节能系统，包括供电单元、功率变换单元、智能采集单元和滤波单元；供电单元连接滤波单元，滤波单元连接功率变换单元，功率变换单元连接智能采集单元；本申请方案所具备的功能最大效率地利用能源、降低采油企业的生产运营成本，通过智能化方案提升油田的生产效率，达到降本增效的有益效果。本专利方案满足科学性原理、经济性原理，且具有一定的普遍效果。的普遍效果。的普遍效果。

【技术实现步骤摘要】
一种抽油机变频节能系统


[0001]本技术属于储能
，具体涉及一种抽油机变频节能系统。

技术介绍

[0002]抽油机是石油开采行业中主要的生产设备，传统的抽油机由机械部分、电气部分组成，电气部分由电机及相关线路配电器件组成，从电网直接取电，通过人工调整传动皮带轮实现调速运行，属于能源耗散型设备，此类设备系统广泛应用于各个油田中。
[0003]现有油田变频设备的方案(《CN216016760U
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一种抽油机变频控制系统
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公开》)多为单向能量型，即可以进行电机调速运行，往复运行过程的势能通过变频设备内部的电阻耗散掉，无法回收至电网，能源利用率相对较低。此外，变频设备供电电压等级与农用电一致，存在盗电问题无法有效解决。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种抽油机变频节能系统，以解决上述问题。
[0005]为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0006]一种抽油机变频节能系统，包括供电单元、功率变换单元、智能采集单元和滤波单元；供电单元连接滤波单元，滤波单元连接功率变换单元，功率变换单元连接智能采集单元；
[0007]供电单元为变压器；功率变换单元用于AC
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DC
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AC双向能量变换；智能采集单元为传感器和MCU单元，用于采集油井井口压力、输油管道内流量、抽油机机械部分的角度和位移；滤波单元为滤波电路。
[0008]进一步的，供电单元包括T1变压器、QS1隔离开关和FU熔丝；T1变压器的一端连接外部电网，另一端通过QS1隔离开关和FU熔丝连接到滤波单元。
[0009]进一步的，QS1隔离开关和FU熔丝作为线路保护器件，设置在T1变压器的每个输出端。
[0010]进一步的，功率变换单元包括网侧变换AC～DC、直流母线、机侧变换DC～AC和网侧配电模块；网侧变换AC～DC通过直流母线和机侧变换DC～AC连接，网侧变换AC～DC、机侧变换DC～AC均采用霍尔传感器实现电流采样；网侧变换AC～DC和滤波单元之间通过网侧配电模块连接。
[0011]进一步的，网侧配电模块包括软启电阻R、软启接触器KM0和软启回路保护熔丝FU；软启接触器KM0、软启电阻R和软启回路保护熔丝FU依次串联形成网侧配电模块，滤波单元的每个输出端上均设有网侧配电模块，且互相并联；网侧配电模块上串联有网侧接触器KM1。
[0012]进一步的，滤波单元为三相电感L和电容组成二阶模型的滤波电路。
[0013]进一步的，对于频率＜截止频率的低频信号高通保留，对于频率＞截
止频率的高频信号滤除。
[0014]进一步的，MCU单元为数字处理芯片，用于采集网/机侧电流、网侧电压、直流母线电压、管道流量、井口压力、机械位移、载荷；输出网侧A相/B相/C相、机侧R相/S相/T相IGBT的驱动信号、软启接触器驱动、网侧接触器驱动双向信号。
[0015]与现有技术相比，本技术有以下技术效果：
[0016]基于油田实际运营过程中遇到的盗电问题、能量利用率较低等问题，本专利提供了一种抽油机变频节能系统方案。该方案由4部分单元组成，分别针对供电、功率变换、智能采集、电能质量等功能需求。本专利方案针对油田实际运行问题，可以实现:
[0017](1)精益生产：通过采集单元的信号数据进行智能采油(抽油机电机智能调速)，减少人
[0018]工工作量，提高生产效率；依靠智能化升级带来了高效运营；
[0019](2)高效馈能：将抽油机循环往复运行中产生的势能回馈至电网，高效循环利用；
[0020](3)防止盗电：专线供电，有效解决野外油田的盗电问题，降低运营成本；
[0021]本申请方案所具备的功能最大效率地利用能源、降低采油企业的生产运营成本，通过智能化方案提升油田的生产效率，达到降本增效的有益效果。本专利方案满足科学性原理、经济性原理，且具有一定的普遍效果。
附图说明
[0022]图1抽油机变频节能原理图
[0023]图2功率变换单元、滤波单元示意图
[0024]图3抽油机变频节能设备MCU输入/输出信号汇总
具体实施方式
[0025]以下结合附图对本技术进一步说明：
[0026]请参阅图1至图3，一种抽油机变频节能系统方案，该方案针对油田运营过程中遇到的实际问题所提出。系统方案包括升压单元、功率变换单元、智能采集单元、滤波单元。
[0027](1)供电单元：变频节能系统的供电网络部分，由升压变压器实现，其作用为将民用电
[0028]380V升压至1140V形成专线供抽油机及变频器设备使用，解决盗电问题；
[0029](2)功率变换单元：
[0030]变频节能系统中的核心部件，采用基于I字型三电平的四象限电路拓扑方案，实现AC
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DC
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AC双向能量变换，一方面为抽油机电机调速运行提供驱动电源，另一方面可以回收抽油机往复运动过程中产生的势能，通过变换后回馈至电网，最大化地利用能源；
[0031](3)智能采集单元：
[0032]变频节能系统中的信息采集部件，包括传感器及相关处理电路，采集油井井口压力、输油管道内流量、抽油机机械部分的角度、位移等，与变频设备通过有线(无线)方式通讯，为抽油机电机调速提供输入信息信号；
[0033](4)滤波单元：
[0034]变频节能系统中的确保回馈过程电能质量的电气部件，由电感L、电容C组成二阶模型的、具有一定截止频率的滤波电路，连接在变频器设备功
[0035]率变换单元的前端，其作用是滤除功率变换单元工作过程(即能量回馈电网工况)中产生的高频信号，以确保回馈至电网的电能符合相关电网标准；
[0036]通过上述4个单元组成的抽油机变频节能系统，有效解决当前油田运营过程中遇到的问题。
[0037]U1供电单元：由T1变压器、QS1隔离开关、FU熔丝组成，T1将380V升压至1140V，QS开关、FU1熔丝作为线路保护器件，当出现线路故障时可靠分断，防止故障扩大，如图1所示；
[0038]U2功率变换单元：实现AC～DC～AC功率变换，包括：网侧变换AC～DC、直流母线部分、机侧变换DC～AC，网侧配电部分。其中：
[0039]网侧AC～DC：采用I字三电平拓扑方案，选用通用型IGBT管
[0040]搭建实现1140V高压电网直接接入；
[0041]机侧DC～AC：采用I字三电平拓扑方案，选用通用型IGBT管
[0042]搭建，连接1140V等级高压电机，驱动电机运行；
[0043]电流采样：网侧、机侧均采用霍尔传感器实现电流采样；
[0044]直流母线部分：选用薄膜电容器串并联形式组成，为AC～DC～AC双
[0045]向变换过程提供能量缓冲作用；
[0046]网本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抽油机变频节能系统，其特征在于，包括供电单元、功率变换单元、智能采集单元和滤波单元；供电单元连接滤波单元，滤波单元连接功率变换单元，功率变换单元连接智能采集单元；供电单元为变压器；功率变换单元用于AC
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DC
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AC双向能量变换；智能采集单元为传感器和MCU单元，用于采集油井井口压力、输油管道内流量、抽油机机械部分的角度和位移；滤波单元为滤波电路。2.根据权利要求1所述的一种抽油机变频节能系统，其特征在于，供电单元包括T1变压器、QS1隔离开关和FU熔丝；T1变压器的一端连接外部电网，另一端通过QS1隔离开关和FU熔丝连接到滤波单元。3.根据权利要求2所述的一种抽油机变频节能系统，其特征在于，QS1隔离开关和FU熔丝作为线路保护器件，设置在T1变压器的每个输出端。4.根据权利要求1所述的一种抽油机变频节能系统，其特征在于，功率变换单元包括网侧变换AC～DC、直流母线、机侧变换DC～AC和网侧配电模块；网侧变换AC～DC通过直流母线和机侧变换DC～AC连接，网侧变换A...

【专利技术属性】
技术研发人员：武鹏，李嘉琨，谭文杰，陈佩，
申请(专利权)人：西安智容传动技术有限公司，
类型：新型
国别省市：