一种抽油机电动机节能控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种抽油机电动机节能控制系统，通过将断续供电和星三角变换相结合的技术进一步与无功补偿技术方案有机结合起来，构成了一个协调控制的一体化节能系统，从而能够根据系统实际运行中负载的变化和单位时间内冲次的多少，从系统提供的星接运行与无功补偿相结合、星接运行模式下的断续供电与无功补偿相结合、角接运行与无功补偿相结合以及角接运行模式下的断续供电和无功补偿相结合的节能控制方式中，自动选择最适合的节能运行方式，从而有效提高了抽油机电动机的功率因数，解决了现有技术中平均功率因数偏低的问题。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电动机节能控制
，尤其涉及一种抽油机电动机节能控制 系统。
技术介绍
抽油机电动机的抽油泵安装于抽油井中，通常位于地面下数百米深，甚至一、两千 米深的位置，抽油泵与地面上驱动机构之间通过钢质的细长杆(抽油杆)连接。一般来说， 长度一千米的抽油杆的重量达到4-5吨，抽油杆完成一个工作冲程，即完成一个向上再向 下的工作循环，可以抽出几公斤液体。抽油杆上升的过程中，抽油机电动机需要很大的功率，而抽油杆下降的过程中，根 本不需要抽油机电动机驱动，仅仅靠抽油杆的自重就会加速向下运动，并且带动抽油机电 动机的转子也相应地加速运动。当抽油机电动机的转速超过电动机同步速后，抽油机电动 机就进入发电机工作状态。抽油机电动机工作于发电机工况时，自身需要消耗更多的有功 功率和无功功率，而剩余的输送到电网的功率又会在线路与变压器上产生能耗。可见，抽油机电动机的一个工作循环中存在一个需要消耗电功率的时间段与一个 不需要消耗电功率的时间段。抽油机电动机断续供电的原理是根据抽油机电动机在一个冲 程中实际消耗功率的变化情况对抽油机电动机进行通电与断电的控制。在抽油机电动机需 要功率时，让抽油机电动机通电运行，在抽油机电动机不需要功率时，让抽油机电动机断电 运行。抽油机断电运行是靠自身的重力势能释放及机构的惯性继续运行。现有技术中，抽油机电动机的节能控制主要是断续供电与星三角变换相结合。但是，在实际的应用当中，因为抽油机的启动困难，为了保证顺利启动，安装的电 动机额定功率很大。例如，所安装的电动机的额定功率是45千瓦，而上冲程的最大功率是 15 20千瓦，下冲程的功率为-1 -5千瓦，一个完整的冲程的平均功率往往只有8 10 千瓦。因而即使采用这种断续供电与星三角变换相结合的节能控制方法，其平均功率因数 一般也只有0. 5-0. 7左右，仍然不能满足抽油机电动机的节能运行要求。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种抽油机电动机节能控制方法和系统， 以解决现有技术中平均功率因数偏低的问题。技术方案如下本技术提供一种抽油机电动机节能控制系统，应用于抽油机电动机的三相定 子绕组上，包括第一判断单元，判断所述抽油机电动机是否适合星接；第一动作单元，当所述第一判断单元的判断结果为是时，将所述抽油机电动机的 三相定子绕组转换为星接，且将与所述三相定子绕组并联的电容器转换为星接；第二判断单元，当所述第一动作单元动作完成后，判断所述抽油机电动机是否适 合星接断续供电；第二动作单元，当所述第二判断单元的判断结果为是时，将所述抽油机电动机进 行星接断续供电；第三判断单元，当所述第二动作单元的动作完成后，判断所述抽油机电动机是否 应该角接；第三动作单元，当所述第三判断单元的判断结果为是时，将所述抽油机电动机的 三相定子绕组转换为角接，且将与所述三相定子绕组并联的电容器转换为角接；第四判断单元，当所述第三动作单元的动作完成后，判断所述抽油机电动机是否 适合角接断续供电；第四动作单元，当所述第四判断单元的判断结果为是时，将所述抽油机电动机进 行角接断续供电；第五判断单元，当所述第四动作单元的动作完成后，判断所述抽油机电动机是否 适合星接；第五动作单元，当所述第五判断单元的判断结果为是时，由第一动作单元将所述 抽油机电动机的三相定子绕组转换为星接，且将与所述三相定子绕组并联的电容器转换为 星接；当所述第五判断单元的判断结果为否时，由第四判断单元继续判断所述抽油机电动 机是否适合角接断续供电。优选地，所述第一动作单元包括第一断电子单元，当有功功率的最大值与额定功率的比值小于预定阀值时，先断 开电容器与三相定子绕组的连接，再断开三相定子绕组与电源的连接；第一通电子单元，当所述抽油机电动机的转速与旋转磁场同步转速的差值小于预 定阀值时，将抽油机电动机的三相定子绕组转换为星接，接通三相定子绕组的电源；将与三 相定子绕组并联的电容器转换为星接，接通电容器与三相定子绕组的连接。优选地，所述第二动作单元包括第二断电子单元，当所述有功功率的负功率或零功率的持续时长大于或等于预定 时长时，先断开电容器与星接三相定子绕组的连接，再断开星接三相定子绕组的电源；第二通电子单元，当所述抽油机电动机的转速与旋转磁场同步转速的差值小于预 定阀值时，先接通星接三相定子绕组的电源；再接通电容器与星接三相定子绕组的连接。优选地，所述第三动作单元包括第三断电子单元，当所述有功功率的最大值与额定功率的比值大于或等于预定阀 值时，先断开电容器与三相定子绕组的连接，再断开三相定子绕组与电源的连接；第三通电子单元，当所述抽油机电动机的转速与旋转磁场同步转速的差值小于预 定阀值时，将抽油机电动机的三相定子绕组转换为角接，接通三相定子绕组的电源；将与三 相定子绕组并联的电容器转换为角接，接通电容器与三相定子绕组的连接。优选地，所述第四动作单元包括第四断电子单元，当所述有功功率的负功率或零功率的持续时长大于或等于预定 时长时，先断开电容器与角接三相定子绕组的连接，再断开角接三相定子绕组的电源；第四通电子单元，当所述抽油机电动机的转速与旋转磁场同步转速的差值小于预 定阀值时，先接通角接三相定子绕组的电源；再接通电容器与角接三相定子绕组的连接。优选地，所述电容器中的三相电容器与三相定子绕组的每相定子绕组分别并联。 与现有技术相比，本技术具有以下优点将断续供电和星三角变换相结合的 技术进一步与无功补偿技术方案有机结合起来，构成了一个协调控制的一体化节能系统， 从而能够根据实际运行中负载的变化和单位时间内冲次的多少选择最优的节能运行方式， 有效提高了抽油机电动机的功率因数。附图说明图1为本技术实施例提供的一种抽油机电动机节能控制系统的结构示意图；图2为本技术实施例提供的第一动作单元的结构示意图图3为本技术实施例提供的第二动作单元的结构示意图图4为本技术实施例提供的第三动作单元的结构示意图图5为本技术实施例提供的第四动作单元的结构示意图图6为本技术实施例提供的抽油机电动机节能控制系统的电路结构示意图；图7为本技术实施例提供的微机控制器控制的电路结构示意图。具体实施方式为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，以下结合附图对本 技术的具体实施方式做详细的说明。参见图1所示，本技术提供的抽油机电动机节能控制系统包括第一判断单元601，判断所述抽油机电动机是否适合星接；第一动作单元602，当所述第一判断单元601的判断结果为是时，将所述抽油机电 动机的三相定子绕组转换为星接，且将与所述三相定子绕组并联的电容器转换为星接；第二判断单元603，当所述第一动作单元602动作完成后，判断所述抽油机电动机 是否适合星接断续供电；第二动作单元604，当所述第二判断单元603的判断结果为是时，将所述抽油机电 动机进行星接断续供电；第三判断单元605，当所述第二动作单元604的动作完成后，判断所述抽油机电动 机是否应该角接；第三动作单元606，当所述第三判断单元605的判断结果为是时，将所述抽油机电 动机的三相定子绕组转换为角接，且将与所述三相定子绕组并联的电容器转换为角接；第四判断单元607，当所述第三动作单元606的动作完成后，判断所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抽油机电动机节能控制系统，其特征在于，应用于抽油机电动机的三相定子绕组上，包括：第一判断单元，判断所述抽油机电动机是否适合星接；第一动作单元，当所述第一判断单元的判断结果为是时，将所述抽油机电动机的三相定子绕组转换为星接，且将与所述三相定子绕组并联的电容器转换为星接；第二判断单元，当所述第一动作单元动作完成后，判断所述抽油机电动机是否适合星接断续供电；第二动作单元，当所述第二判断单元的判断结果为是时，将所述抽油机电动机进行星接断续供电；第三判断单元，当所述第二动作单元的动作完成后，判断所述抽油机电动机是否应该角接；第三动作单元，当所述第三判断单元的判断结果为是时，将所述抽油机电动机的三相定子绕组转换为角接，且将与所述三相定子绕组并联的电容器转换为角接；第四判断单元，当所述第三动作单元的动作完成后，判断所述抽油机电动机是否适合角接断续供电；第四动作单元，当所述第四判断单元的判断结果为是时，将所述抽油机电动机进行角接断续供电；第五判断单元，当所述第四动作单元的动作完成后，判断所述抽油机电动机是否适合星接；第五动作单元，当所述第五判断单元的判断结果为是时，由第一动作单元将所述抽油机电动机的三相定子绕组转换为星接，且将与所述三相定子绕组并联的电容器转换为星接；当所述第五判断单元的判断结果为否时，由第四判断单元继续判断所述抽油机电动机是否适合角接断续供电。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗应立，崔学深，杨凡，王义龙，张伟华，
申请(专利权)人：山东成华电子科技有限公司，华北电力大学，
类型：实用新型
国别省市：37[中国|山东]