游梁式抽油机变频驱动系统中发电状态的解决

介绍了游梁式抽油机的工作特性，详细分析了抽油机运行时三相异步电机产生“倒发电”现象的原因。设计了基于变频驱动系统的专用控制算法来解决“倒发电”问题。现场实验证明，该解决方案能根据电机运行状况实时、连续地调节其运行频率，从而达到节能增效的目的。     

多油井变频调速互馈控制方法研究

针对游梁式抽油机下冲程运行过程中产生倒发电对设备造成损害及电能浪费等问题,通过搭建共直流母线下油井倒发电的工况仿真模型,设计变频调速的互馈节能方法,提出了基于模糊神经网络算法的变频群控互馈节能控制策略。该策略通过实时监控抽油机的运行状态,根据分析和运算确定调频对象和频率增量,使抽油机运行的步调发生改变,最终达到共直流母线电压平稳,倒发电能被其他耗电状态电机利用的效果。实验结果表明,该节能控制策略能有效降低共直流母线电压的波动并利用倒发电能。     

用于抽油机节能的三相PWM可逆整流器的研究

针对常规抽油机变频器采用不可控整流,无法回馈"倒发电"电能的问题,设计了基于小惯性电流跟踪控制(SCIT)和SVPWM调制的三相PWM可逆整流器,其鲁棒性强,电压利用率高,试验结果表明该装置运行稳定可靠,可减小谐波污染,节约大量电能。     

抽油机柔性控制技术研究与应用

抽油机柔性控制技术是以变频调速为基础,通过对油井载荷的分析和判断,实时调整电动机的转速、转矩和输出功率,实现电动机的主动变速运行,其充分利用系统惯性能,动态改变系统的运行轨迹,减小电动机功率的波动幅度,降低平均运行功率,可有效解决油井"大马拉小车"和"倒发电"的问题。经油田现场应用,综合节电率达到了19%,节能效果明显。     

油田抽油机智能节电器的设计与应用

抽油机是油田生产中的主要设备,一般抽油机的电动机功率都超过实际负载功率,即留有较大余量,在运行中处于大功率带小负载的情况。电动机在抽油机上行时处于有功工作状态,下行时处于发电状态,平均有功功率较低,造成很大浪费。主要对抽油机用新型智能节电器的原理及应用进行了分析。     

双功率自动可逆转换技术在抽油机上的应用

在石油开采过程中,电力成本约占操作成本的25％,抽油机用电成本约占电力成本的33％,也就是说,抽油机用电成本约占石油开采过程中操作成本的8％～9％。抽油机既是用电大户,也是生产经营活动中节能降耗的重点挖潜对象。在我国目前运行的约20万台抽油机中,游梁式抽油机约占92％。游梁式抽油机可靠性高、故障率低、安全性好,但有一个较为明显的缺点——与电动机的匹配性差,普遍存在装机功率远大于实际运行功率的“大马拉小车”问题,容易造成在能耗较高的同时功率因数偏低。笔者所在单位采用双功率自动可逆转换技术,创造性地解决了游梁式抽油机普遍存在的“大马拉小车”问题,现介绍如下。     

YCS油田抽油机用高效节能系统的设计

基于对抽油机实际运行工况的研究和分析,成功研制出了YCsN田抽油机用新型三功率高效节能系统。它根据交流电机绕组新理论,采用了独特的复合绕组和“去匝”新技术,具有可选择的高、中、低三种功率档,其中高功率档具有高起动转矩,用于抽油机起动。起动完毕即自动转入低功率或中功率档运行,并可根据油井工况变化实现运行功率的双向自动切换。     

基于风网瓦补风电优先的共直流母线抽油机群控系统的研究

针对普通抽油机变频器在整流环节采用不控整流方式、无法利用“倒发电”电能,对于丛式井采用公共直流母线技术,同时采用风力发电机作为网电的补充,研制了一种基于风网互补的共直流母线抽油机群控系统。在风力发电机整流器输出采用升压式DC／DC变换器。保证优先利用风能。采用霍尔传感器检测网侧电压及风力机输出电压。采用DSPTMS320F28335作为控制器,输出PWM信号控制升压式DC／DC变换器输出电压,现场应用结果证实了该系统的实用性。     

油井能量互馈节能整流装置设计及性能分析

针对目前油井能量互馈节能生产系统(RPESPS)中各抽油机下冲程产生的倒发电导致公共直流母线电压泵升损坏电气设备,以及多电机运行容易出现负载波动等问题。在此以TMS320F28335为控制器核心,设计并开发了适用于油井RPESPS的整流装置。基于模糊自适应比例积分(PI)控制的电压外环,非线性解耦的双闭环直接电流内环控制策略,设计匹配的硬件电路,完成了数字信号处理器(DSP)控制算法及底层驱动程序的开发,并模拟油井载荷工况进行了试验测试与性能分析。结果表明,开发的整流装置相比于油田使用的传统二极管整流装置,可实现交流侧电流正弦化且功率因数近似为1、负载突变时直流电压稳定、倒发电时能量可回馈电网等功能,为油田节能生产的实施奠定了技术基础。     

油田游梁式抽油机节能控制系统

抽油机是油田上耗能最多的设备,约占油田总用电负荷的40%。抽油机载荷参数变化非常大,造成电能的巨大浪费。为降低能耗,对抽油机进行调速节能改造显得尤为重要。针对抽油机功率小、数量多,电动机间歇性处于发电状态,对控制性能要求高等特点,本文采用共用直流母线,单独配置逆变部分,平衡各电动机间电能需求及能量反馈,采用有速度矢量控制算法稳定位势负载上升下降,节约电能的同时平稳电动机运行。     

电能法抽油机平衡度测试仪的研制与应用

游梁式抽油机平衡度是油田生产中抽油机运行评价的一项重要参数。本文介绍了一种新型电能法抽油机平衡度测试仪的设计思路、工作原理、研制过程、现场操作方法、抽油机平衡块调整估算以及现场应用情况等。实践证明,该测试仪具有很高的推广应用价值。     

直驱式高效节能复式永磁电机的研发与应用

一种直驱复式三维永磁电动机,它充分利用了电机的三维空间,通过三个驱动单元合力输出力矩,从而使电机能够高功率密度输出和高效率运行。由该电机的输出端与抽油杆直接连接抽油,无需传统抽油机中庞大的游梁、驴头、连杆、齿轮减速箱及皮带轮等,其系统效率要比传统游梁式提高60%以上。对直驱式高效节能复式永磁电机的研发背景、意义,复式永磁电机的基本原理、结构形式及其在油田所产生的明显经济效益作一简单介绍。     

变频技术与能量回馈控制在游梁式抽油机上的应用

变频技术因其节能、安全、易控制、操作方便等优点,在油田生产领域得到广泛应用,逐渐成为抽油机电力拖动系统的主要控制技术之一。介绍了游梁式抽油机的工作特点,指出了变频拖动的优点,根据游梁式抽油机的工作特点,讨论了变频技术在游梁式抽油机上的一些控制问题,并对变频拖动系统的应用方案进行了分析,得出高性能矢量变频器配置性能优越的能量回馈控制单元,是日前游梁式抽油机最佳的节能控制技术方案。     

开关磁阻电机在游梁抽油机的应用与分析

分析了游梁抽油机的负载特性,介绍了开关磁阻电机(SRM)的工作原理及其应用于抽油机电机的特点和优势,并分析探讨了SRM的控制结构及应用于抽油机系统的控制策略。基于模拟抽油机负荷特性建立的SRM试验平台进行了测试,结果表明SRM应用于抽油机有很高的运行效率和节能效果。SRM本身具有结构简单、可靠性高、控制灵活、调速性能好、运行效率高、温升低等优点,将其应用于抽油机系统有其独特的先天优势,能提高整个抽油机系统的运行效率和实现较好的节能效果。应用于新疆油田采油厂现场的测试结果进一步验证了该结论。     

晃电监测与变频器再启动控制系统设计

针对抽油机变频器开发防晃电停机的需求,设计了一种能有效预防变频器因晃电时电压降低而停机的晃电监测装置和变频器再启动控制系统,晃电监测装置实时监测抽油机电气柜电源进线电压,发生晃电时重新启动变频器,使抽油机保持连续性运行,大大减少了管理人员的劳动量。该方案可用于多种类型抽油机变频器的防晃电控制,也可以通过检测装置的继电器控制抽油机工频状态下启动,该系统硬件设计灵活,可扩展性强,实现高标准化设计,方便推广,有效地解决了抽油机在晃电发生时的停机问题,提高了抽油机的作业效率。     

基于PSO自整定PID的塔架式抽油机调速系统研究

开关磁阻电机起动电流小、起动转矩大,能频繁的重载换向,适用于低冲次的塔架式抽油机,但其具有非线性和强耦合性,调速系统难以控制。将PSO(粒子群)自整定PID控制算法引入到开关磁阻电机调速控制系统中来,在分析开关磁阻电机数学模型的基础上建立了开关磁阻电机调速系统的Simulink模型,经MATLAB仿真,该电机在400~1 200 rad/s范围内响应速度比PID控制提高27.2%~55.7%,且大大减小了电机的转矩脉动。经模拟实验验证,利用PSO自整定PID控制可显著提高开关磁阻电机调速系统的抗干扰能力和鲁棒性,使塔架式抽油机的运行噪音大为降低。     

神经网络预测算法在抽油机节能电机系统中的应用

抽油机在工作时,每台电机的实际负载都是不相同的,如何根据工作过程中抽油机的实际负载来调整电机的实际输入电压对提高抽油机的效率有着明显的提升。本文采用了神经网络预测算法对电机实际输入电压进行预测,讨论了神经网络预测算法参数对预测结果的影响,并对神经网络预测算法获得的预测值与实测值进行了对比。结果表明本文提出的神经网络预测算法能够对电机最佳工作电压进行预测。     

游梁式抽油机专用高起动转矩节能电机的起动性能计算

在考虑磁饱和的影响及磁路和电路耦合的同时,以二维有限元为基础,建立了游梁式抽油机专用高起动转矩斜槽电机的数学模型,并用有限元法及多截面有限元方法分别计算了饱和三相感应电机满载起动时的起动性能,将计算结果与实验值进行了比较,证明了两种方法在计算起动电流和起动转矩中的准确性.