复式永磁电机抽油机无码盘定位控制系统技术方案

一种复式永磁电机抽油机无码盘定位控制系统。主要解决现有的复式永磁电机抽油机采用码盘定位控制系统易发生编码器损坏、定位误差较大以及制造及维修成本较高的问题。其特征在于：将具有脉冲输出功能的变频器（２）的ＤＩＯ３口由内置程序编程为脉冲输出口，其ＤＩＯ２口由内置程序编程为脉冲接收口，两者短接，由变频器（２）的内置程序按照所述上行程定位点校正开关与下行程定位点校正开关之间的垂直距离设定变频器（２）内ＤＩＯ２口应接收的脉冲数量作为抽油杆定位信号输出至复式永磁电动机（９）的电气控制回路中。该种复式永磁电机抽油机无码盘定位控制系统能够实现无码盘定位，具有使用寿命长、定位准确以及制造及维修成本较低的特点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及油田上应用于复式永磁电机抽油机上的定位装置，具体的说是涉及一种应用于复式永磁电机抽油机上的无码盘定位控制系统。技术背景 目前油田上复式永磁电机抽油机已经被广泛应用，其上的定位系统普遍采用码盘 定位控制系统。但是经过较长时间的应用，发现这种定位系统存在如下缺陷抽油机是室外 工作设备，在野外工作，要承受低温，灰尘，高温，暴晒等环境条件，因此码盘定位控制系统 中的光电编码器或其它类型的编码器，在恶劣的环境条件下都逐渐失去原有的精度和使用 寿命，而最终影响到对抽油机定位的准确控制。此外，在使用码盘定位控制系统时，码盘存 在误差累计，并且随着时间的增加，这种定位误差会随时增大，使得码盘定位控制系统的定 位精度差，定位不准确，难以保证抽油机的定位安全。并且码盘编码器的价格一般比较高， 会直接提高设备的制造及维修成本
技术实现思路
为了解决现有的复式永磁电机抽油机采用码盘定位控制系统易发生编码器损坏、 定位误差较大以及制造及维修成本较高的问题，本技术提供一种复式永磁电机抽油机 无码盘定位控制系统，该种复式永磁电机抽油机无码盘定位控制系统能够实现无码盘定 位，具有使用寿命长、定位准确以及制造及维修成本较低的特点。 本技术的技术方案是该种复式永磁电机抽油机无码盘定位控制系统，包括 具有脉冲输出功能的变频器、由此变频器驱动的复式永磁电动机以及复式永磁电动机的电 气控制回路，其中所述控制系统还包括一块固定在抽油机悬挂重上的挡铁，以及一个由四 个限位行程开关组成的开关组，所述开关组内由下至上分别为上冲程限位行程开关、上行 程定位点校正开关、下行程定位点校正开关和下冲程限位行程开关，所述开关组与抽油机 悬挂重同向相邻布置，所述挡铁沿垂向运动时能够与所述开关组内的开关相触。所述变频 器的DI03 口由内置程序编程为脉冲输出口 ，其DI02 口由内置程序编程为脉冲接收口 ，两者 短接，由变频器的内置程序按照所述上行程定位点校正开关与下行程定位点校正开关之间 的垂直距离设定变频器内DI02 口应接收的脉冲数量作为抽油杆定位信号输出至复式永磁 电动机的电气控制回路中，所述上冲程限位行程开关、上行程定位点校正开关、下行程定位 点校正开关以及下冲程限位行程开关分别由信号线引至复式永磁电动机的电气控制回路， 分别作为底端极限启动信号、底端校正启动信号、顶端校正启动信号以及顶端极限启动信 号。在本方案中所选变频器为ABB公司生产的的ACSM1变频器。 本技术具有如下有益效果由于采取上述方案的定位系统不再使用编码器等 容易在恶劣环境下发生损坏的器件，因此耐受环境的能力大大增强，使得这种定位系统的 使用寿命得以增加。此外，这种定位系统中，设置了上、下行程定位点校正开关可以在定位 发生偏移时，进行修正，保证了抽油杆的运行区域稳定，提高了定位精度。并且，与码盘定位系统相比，制造与维修成本均较低。附图说明 图1是本技术的结构示意图。图2是应用本技术后复式永磁电动机的电气控制原理图。 图中l-基座，2-变频器，3-下围栏，4-立柱，5-扶梯，6-抽油机悬挂重，7-后带 轮，8_上围栏，9_复式永磁电动机，10-前带轮，11-转腿，12-皮带，13-悬绳器，14-挡铁， 15-开关组。具体实施方式 以下结合附图对本技术作进一步说明 由图1所示，该种复式永磁电机抽油机无码盘定位控制系统，包括具有脉冲输出 功能的变频器2、由此变频器驱动的复式永磁电动机9以及复式永磁电动机的电气控制回 路，其中所述控制系统还包括一块固定在抽油机悬挂重6上的挡铁14，以及一个由四个限 位行程开关组成的开关组15，所述开关组15内由下至上分别为上冲程限位行程开关、上 行程定位点校正开关、下行程定位点校正开关和下冲程限位行程开关，分别称为XC2、 XC4、 XC3、 XC1，所述开关组15与抽油机悬挂重6同向相邻布置，所述挡铁14沿垂向运动时与所 述开关组15内的开关相触。所述变频器2的DI03 口由内置程序编程为脉冲输出口 ，其DI02 口由内置程序编程为脉冲接收口 ，两者短接，由变频器2的内置程序按照所述上行程定位 点校正开关与下行程定位点校正开关之间的垂直距离设定变频器2内DI02 口应接收的脉 冲数量作为抽油杆定位信号输出至复式永磁电动机9的电气控制回路中。复式永磁电动机 9的电气控制回路如图2所示。所述上冲程限位行程开关、上行程定位点校正开关、下行程 定位点校正开关以及下冲程限位行程开关分别由信号线引至复式永磁电动机9的电气控 制回路，分别作为底端极限启动信号、底端校正启动信号、顶端校正启动信号以及顶端极限 启动信号。 在这里，所述变频器2采用ABB公司，即Asea Brown Boveri Ltd，生产的的ACSM1 变频器。具体应用时，将参数12. 03设置为3， 12. 02设置为2这样就形成了以DI03为脉冲 输出，DI02作为脉冲输入的自发自接的回路。 本技术是按照复式永磁电机抽油机的做功方式，根据变频器驱动电机旋转 时，抽油杆每走一定的距离，变频器能够输出与抽油杆行走距离相对应的脉冲这一思想来 设计的。通过将变频器的DI03 口编程为脉冲输出口，将DI02 口编程为脉冲接收口，通过变 频器内置的控制软件将接收到的DI02 口的脉冲数量，换算成抽油杆行走的距离，由此来实 现抽油机的无码盘定位。其中，由于每次的定位参考点都是相对上一次的定位点，会出现累 计误差，因此设置XC3和XC4这两个行程开关来校正这种累计误差，并且根据XC3和XC4的 距离预先设定好DI02 口的应接收脉冲数，使抽油杆的运行区域稳定。当抽油机运行时，复 式永磁电机在无码盘定位控制系统的控制下正反两个方向转动，实现抽油杆的上下运动做 功抽取原油。 无码盘定位控制系统控制抽油机的悬挂重上的挡铁在XC3和XC4之间运动，运行 的距离就是抽油机的冲程，用L表示，并且距离XC3点和XC4点的距离均在2-3厘米之间，这个距离用M表示。在定位发生偏移时，靠XC3或XC4来修正，保证抽油杆的运行区域稳定。 应用本技术的具体过程如下在按下抽油机启动按钮后，抽油机电机开始以 2-3Hz的频率运转，挡铁14在电机的带动下向上运行，当碰到XC3时，电机开始反向旋转 带动抽油杆向上运行，旋转的速度从OHz按照已经设定好的加减速时间，其中加速时间和 减速时间相等，加速到设定冲次的速度，当速度达到设定冲剌的转速时，控制程序记下当时 DI02接收的脉冲数N，当电机减速停车时，电机减速的这段过程中，变频器的DI03 口不发出 脉冲，但是由于变频器的加减速时间相同，所以在加速和减速的过程中抽油杆行走的距离 是相同的，能够换算出与N相等的脉冲数，这样电机在上冲程的运行过程中，变频器的DI03 口发出的脉冲数就是加速时段的脉冲数N加以设定转速运行时段的脉冲数Z。抽油杆向上 行走的距离是L+M，当DI02 口接收的脉冲数N+Z再加上减速时的行走距离应有的脉冲数N 时，抽油杆行走的理论脉冲数就是Z+2N，与抽油杆行走的距离L+M相对应。当DI02 口接收 到的脉冲数等于N+Z时，控制程序发出电机反转命令，变频器开始制动电机的运行，使电机 以设定的减速时间加速停止，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复式永磁电机抽油机无码盘定位控制系统，包括具有脉冲输出功能的变频器（２）、由此变频器驱动的复式永磁电动机（９）以及复式永磁电动机（９）的电气控制回路，其特征在于：　　所述控制系统还包括一块固定在抽油机悬挂重（６）上的挡铁（１４），以及一个由四个限位行程开关组成的开关组（１５），所述开关组（１５）内由下至上分别为上冲程限位行程开关、上行程定位点校正开关、下行程定位点校正开关和下冲程限位行程开关，所述开关组（１５）与抽油机悬挂重（６）同向相邻布置，所述挡铁（１４）沿垂向运动时与所述开关组（１５）内的开关相触；　　所述变频器（２）的ＤＩＯ３口由内置程序编程为脉冲输出口，其ＤＩＯ２口由内置程序编程为脉冲接收口，两者短接，由变频器（２）的内置程序按照所述上行程定位点校正开关与下行程定位点校正开关之间的垂直距离设定变频器（２）内ＤＩＯ２口应接收的脉冲数量作为抽油杆定位信号输出至复式永磁电动机（９）的电气控制回路中，所述上冲程限位行程开关、上行程定位点校正开关、下行程定位点校正开关以及下冲程限位行程开关分别由信号线引至复式永磁电动机（９）的电气控制回路，分别作为底端极限启动信号、底端校正启动信号、顶端校正启动信号以及顶端极限启动信号。...

【技术特征摘要】
一种复式永磁电机抽油机无码盘定位控制系统，包括具有脉冲输出功能的变频器(2)、由此变频器驱动的复式永磁电动机(9)以及复式永磁电动机(9)的电气控制回路，其特征在于所述控制系统还包括一块固定在抽油机悬挂重(6)上的挡铁(14)，以及一个由四个限位行程开关组成的开关组(15)，所述开关组(15)内由下至上分别为上冲程限位行程开关、上行程定位点校正开关、下行程定位点校正开关和下冲程限位行程开关，所述开关组(15)与抽油机悬挂重(6)同向相邻布置，所述挡铁(14)沿垂向运动时与所述开关组(15)内的开关相触；所述变频器(2)的DIO3口由内置程序编程为脉冲输出口，其DIO2口由内...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚广庆，鲁德，
申请(专利权)人：大庆华谊电气工程自动化有限公司，
类型：实用新型
国别省市：23[中国|黑龙江]