抽油系统动力耦合模型及电机节能匹配仿真

为了解决抽油机与电机的合理节能选配问题,在有杆抽油系统动态参数的预测模型基础上,对游梁式抽油机的几何和运动模型进行修正和扩充.分析推导井口悬点载荷的特性、变速器的传动特性和电机与其耦合后的转矩特性,建立完整的抽油系统动力耦合关系仿真模型.在悬点载荷仿真模型上,对静载荷及动载荷进行深入分析,提高了仿真模型的准确性.以典型...     

游梁抽油机用电动机的功率计算

分析了游梁抽油机用电机额定功率计算公式存在的问题．认为应采用曲柄轴扭矩的均方根值与平均值之比来定义周期载荷系数．文章指出，周期载荷系数对所需电机额定功率有较大影响，对实际消耗的有功功率影响较小，在评价节能效果时应用有功功率的节省量，不能采用额定功率的节省量．文章给出了游梁抽油机在某一工况下电机额定功率的计算公式以及满载工况下配奋电机额定功率的方法．光杆功率与电机额定功率的合理比值随抽油泵泵径而变化，约在0．15～0．5之间．     

储能式平稳换向采油系统悬点载荷与效率建模

为解决油田抽油系统开采原油效率低、能耗大等问题,以抽油机系统为研究对象,建立抽油机动力学模型与效率模型,并利用该数学模型计算出该抽油机悬点载荷示功图与效率,进而提出一种新的动力系统传动方案,即利用弹簧组存储抽油系统减速换向惯性能量,抽油系统换向后加速起动时能量释放.结果显示:加入弹簧储能装置的电动机减小了电机工作状态转换之间的冲击,大幅节省系统能量消耗.本设计的抽油系统弹簧储能装置能够显著减小电机扭矩波动,缩短启动时间,减小电机发热,延长电机寿命.对比传统往复式抽油机有明显的改善,节能率达到10.46%.     

异五型抽油机节能再制造技术研究与应用

目前新疆油田异五型机配置18．5kw电机,存在“大马拉小车”现象,针对这一问题,在异五型抽油机尾部加装下偏杠铃来改变其仅曲柄平衡的平衡方式,成为游梁曲柄复合平衡,实现异五型抽油机的节能再制造,通过现场试验从平衡等方面做出分析评价,再制造后配置电机功率下降,有功节电率达20％以上,取得一定节能效果。丰富了抽油机节能再制造技术,推动了抽油机再制造和油田节能步伐。     

新型抽油机用盘式永磁电机的磁场与力特性

为了提高传统游梁式抽油机的效率并简化系统结构,提出了用盘式永磁电机直接替代原系统的三相感应电机及减速机构,新系统采用背靠背双盘式永磁电机直接驱动连杆.考虑盘式永磁电机磁场分布的特点,采用三维有限元方法分析了该电机一对极下气隙中的磁通密度,计算了空载电动势、转矩与轴向吸力,其中电机转矩和空载电动势与样机实验值相吻合,证明了三维有限元分析的结果比传统设计方法更准确.研究表明,盘式永磁电机驱动的新型抽油机结构简单,效率高,并能够在低速时提供大转矩,有利于抽油机的起动.     

一种常规游梁式抽油机的“下偏杠铃”改造方法

下偏杠铃角度的不可调节和复合平衡力矩与悬点载荷力矩难以完全匹配,影响了下偏杠铃复合平衡抽油机平衡效果.分析常规游梁式抽油机的载荷特性,得出悬点载荷的峰值出现的位置与井况参数的关系,提出一种下偏杠铃抽油机改造方法,依据油井抽汲参数调节下偏杠铃的角度,使其最大力臂与悬点最大载荷对应,提高抽油机的平衡效果.测试结果表明,该改造方案节能效果接近15%,若合理配置装机功率,提高其功率因数,综合节电率将超过20%,具有良好的应用前景.     

抽油机减速箱齿轮传动优化及仿真

基于抽油机悬点载荷变化规律,运用MATLAB对抽油机减速箱传动方式进行数字仿真和计算,采用Pro/E和ADAMS联合对非圆齿轮减速箱进行模拟仿真.结果表明,采用非圆齿轮传动来优化游梁平衡抽油机能够获得较好的传动性能和节能效果.     

节能技术在江汉油区的应用

结合江汉油区机采井能耗状况,针对应用的节能电机、抽油机、控制柜等进行节能效果分析,并对各种节能技术的应用提出建议,指导节能技术的推广应用,达到降低能耗,提高经济效益的目的。     

复式永磁同步电机的工作特性分析与应用

针对大转矩低转速的应用场合,提出一种新颖的复式永磁电机结构,并讨论了它的结构设计要点.在电机空载三维磁场有限元分析结果的基础上作适当的假设,从相量图入手对复式永磁同步电机的电参数计算公式进行理论推导.以试验样机的设计参数为依据,分析该电机的工作特性,得出了它特有的功角特性曲线和经济运行范围.对以复式永磁同步电机为核心的直驱式抽油机进行介绍,检测结果表明,直驱式抽油机的节电效果显著,较游梁式抽油机具有多方面的优势.     

基于超级电容的抽油机制动能量回收系统研究

针对游梁式抽油机系统的"倒发电"现象,传统的能耗制动和回馈制动造成电能浪费和谐波污染等问题,制动能量得不到合理利用.采用超级电容储能的制动能量回收系统,能够在抽油机电机处于再生发电状态时回收能量,并在电机处于电动状态时将能量释放,实现系统的节能降耗.然而,该方案存在储能装置容量配置较大、成本较高等不足,限制了其推广和应用.文章提出基于功率-容量约束的超级电容器模组参数配置方法,该方法以提高超级电容储能系统的性价比为目标,对储能系统的初始充电电压进行优化;以抽油机再生制动能量的有效回收和及时释放为前提,制定储能系统控制策略.仿真结果验证了所提参数配置方法及控制策略的有效性和可行性,满足节能效果和系统成本双优的目的.     

异步起动永磁同步电机的多目标优化设计

异步起动永磁同步电机由于其高效率、高功率因数及良好的起动性能,被广泛应用于大起动转矩场合. 针对油田抽油机场合,设计一台30 kW切向转子结构异步起动永磁同步电机,以效率与起动转矩为优化目标,利用响应面法建立隔磁桥尺寸、转子槽尺寸及永磁体尺寸与效率和起动转矩之间的响应模型,利用布谷鸟算法寻求响应模型的最优转子尺寸,得到满足抽油机场合的高效率、高起动转矩的电机转子参数. 建立优化前后的电机有限元分析模型,对比分析优化前后样机的起动性能,仿真结果证明优化方法的精确性与合理性.     

转台系统转动惯量辨识与控制器参数自调整

针对转动惯量的变化影响直接驱动数控转台环形永磁力矩电机伺服系统的稳定性、定位精度和动态响应这一问题,在分析环形永磁力矩电机转动惯量变化对转速影响的基础上,提出一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的辨识方法.对系统转动惯量、负载转矩、转速进行辨识,速度环采用PDF控制器,根据转动惯量辨识值在线调整控制器参数,并将负载转矩辨识值动态补偿到速度环中,以提高系统的动态性能和抗干扰能力.仿真结果验证了该算法的有效性.     

有杆抽油系统能耗评价专家系统研究

根据有杆抽油系统结构,结合专家建议,建立以系统效率、电机功率利用率等为主体的有杆抽油系统能耗评价技术指标,综合考虑能耗经济及社会指标,确立完整的有杆抽油系统能耗评价指标体系,参考国家行业标准,应用专家系统研究方法,构建评语体系与规则体系,建立有杆抽油系统能耗评价专家系统。对胜利油田某系统进行实例分析,认为电机不匹配、日常管理水平差是该系统存在的主要问题,并提出相关建议,结果符合实际,可为有杆抽油系统节能提供技术支持。     

降耗节能单相永磁同步电动机的研制

针对单相永磁同步电动机起动困难和运行时功率因数低的问题,计算和分析了起动过程中电磁转矩、转差率与起动电容之间的关系,获得使得起动转矩值最大的电容值,以缩短起动时间;通过调节补偿电容来调控电机功率因数,从而降低运行电流实现节能.仿真和样机实验表明,正确选择起动电容值可以提高电机自起动性能,实时调节补偿电容值可以获得明显的节能效果.研究工作和结论对开发高起动性能的高效单相永磁同步电动机有参考价值.     

基于3电平整流器的永磁同步电机侧的研究

针对二极管箝位式3电平PWM整流电路拓扑结构和直驱型风力发电系统的特点,介绍了3电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)的基本原理,建立了3电平永磁同步发电机在旋转坐标系下的数学模型,分析了电流转速双闭环控制策略,并对3电平整流器控制系统及SVPWM调制脉冲的产生进行了仿真.结果表明:3电平永磁同步电机SVPWM整流技术能够有效地控制转速,稳定系统直流电压.     

用于电动车辆的高性能永磁电机驱动系统

介绍了高性能车用永磁电机驱动系统中高功率密度、高效与低成本的车用电机控制器,广域高效混合励磁电机和全数字化高性能电机控制软件平台3项关键技术;提出了在功率密度、全范围效率、可靠性、维护性及成本等方面均优于传统的车用永磁电机驱动系统的解决方案。在此基础上,开发出了高功率密度车用电机驱动系统样机,成功应用于力帆LF620纯电动警务车,并服务于2010年上海世博会。     

车用永磁同步电机MT坐标系下DTC控制

针对直接转矩驱动技术在电动汽车动力系统应用中存在的低速转矩脉动和该动力系统对恒功率调速范围要求较高的问题,提出了一种新型永磁同步电机MT坐标系下直接转矩控制系统.该系统工作在与定子磁链同步旋转的参考坐标系中,采用改进式MTPA控制实现参考磁链的计算,利用定子磁链控制器所产生的磁链误差积分实现磁链估算.采用不同的电压矢量对逆变器的电压饱和所产生的磁链估算误差进行补偿,从而提高磁链估算精度.仿真结果表明,该系统有效减小了低速转矩脉动,拓宽了调速范围.     

永磁同步电机直接转矩和矢量控制运行稳定性对比研究

目前永磁同步电机的主流控制方式主要有直接转矩控制和矢量控制,而系统能否稳定运行是这些电机控制算法的基础. 分别基于两种控制算法的基本原理,从实际运行工作点出发,结合转矩角、磁链、电流角限幅和系统的单调性等理论,分析了永磁同步电机直接转矩控制和矢量控制的稳定运行区间,并运用仿真实验对理论分析进行了验证,对比分析了两种控制算法稳定运行规律的异同点.     

永磁同步电机传动系统能量成形控制仿真研究

针对功率变换器和永磁同步电机（PMSM）构成的传动系统,基于能量成形和端口受控哈密顿（PCH）系统理论,研究其速度控制问题。建立了PMSM的PCH非线性数学模型,在负载转矩恒定已知和恒定未知情况下,设计了系统的速度控制器。根据最大转矩／电流（MTPA）控制原理确定了系统的期望平衡点,分析了平衡点的稳定性。利用PWM信号变换方法控制功率变换器各开关器件的导通占空比,实现隐极PMSM的速度调节。利用Matlab／Simulink仿真,结果表明,系统具有很好的负载扰动抑制能力和转速跟踪性能。