游梁式抽油機(jī)專用電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)
張希江1， 郭孟奇2， 周萬(wàn)玉3
(1中國(guó)石油集團(tuán)渤海石油裝備承德石油機(jī)械有限公司，河北承德067000；2中國(guó)石油集團(tuán)渤海石油裝備制造有限公司，天津300457；3新9市夏烽電器有限公司，河南輝縣453621)
摘要：游梁式抽油機(jī)工作性質(zhì)及環(huán)境具有特殊性，采用現(xiàn)代電子技術(shù)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行智能控制，超高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)和高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)作為其々用拖動(dòng)沒(méi)備，使電動(dòng)機(jī)與游梁式抽油機(jī)達(dá)到合理匹配，取得較好的綜合效益。
關(guān)鍵詞：抽油機(jī)；專用電動(dòng)機(jī)；智能控制；綜合效益
中圖分類號(hào)：TM301 2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼zA文章編號(hào)：1673-6540( 2009112-0057-04
0 引言
利用游梁式抽油機(jī)采油是世界石油工業(yè)侍統(tǒng)的采油方式之一，也是迄今在采油工程中一直占主導(dǎo)地位的采油方式�，F(xiàn)國(guó)內(nèi)油田在用游梁式抽油機(jī)約10萬(wàn)臺(tái)，其耗電量約占油田總用電量的百分之60以上。游梁式抽油機(jī)具有：慣性力矩較大，起動(dòng)困難；周期性沖擊載荷，且負(fù)荷隨機(jī)變化頻繁；連續(xù)工作在室外環(huán)境等特點(diǎn)。因此，用于拖動(dòng)該設(shè)備的電動(dòng)機(jī)及控制系統(tǒng)有別于一般設(shè)備的動(dòng)力裝置，對(duì)其研究有著十分重要的意義。
l 游梁式抽油機(jī)專用電動(dòng)機(jī)
1.1標(biāo)準(zhǔn)推薦的電動(dòng)機(jī)
國(guó)家發(fā)展和改革委員于2005年發(fā)布了中華人民共和目石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6636-2005《游梁式抽油機(jī)用電動(dòng)機(jī)規(guī)范》，標(biāo)準(zhǔn)推薦超高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)和高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)游梁式抽油機(jī)的專用電動(dòng)機(jī)。
超高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)和高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)的主要特性有兩個(gè)：(1)具有較大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，非常適合游梁式抽油機(jī)這種慣性力矩較大的負(fù)載起動(dòng)；（2）具有較軟的機(jī)械特性，可以使抽油機(jī)減速箱的****凈扭矩取得最小值，有效地避免了減速箱打齒、抽油桿斷拖等事故的發(fā)生，減少維修作業(yè)費(fèi)用，提高系統(tǒng)效率。
目前，國(guó)內(nèi)已成功開(kāi)發(fā)了YCCH系列超高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)和YCH系列高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱電動(dòng)機(jī)），并已廣泛應(yīng)用于游梁式抽油機(jī)的拖動(dòng)。
1.2使用中存在豹問(wèn)題
考慮到游梁式抽油機(jī)的負(fù)荷受地下供液量、液體含蠟及含沙量、環(huán)境溫度等因素的影響，電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠為了在不更換電動(dòng)機(jī)的情況下，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)與負(fù)載的合理匹配，電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)為多轉(zhuǎn)矩(6極電動(dòng)機(jī)為4檔、8極電動(dòng)機(jī)為3檔)輸出，見(jiàn)圖1
電動(dòng)機(jī)理想的工作狀態(tài)為：(1)起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)無(wú)論在何種轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下停機(jī)，均應(yīng)在高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下起動(dòng)，利用電動(dòng)機(jī)具有的****扭矩能力，確保抽油機(jī)可靠的起動(dòng)運(yùn)行；(2)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)輸出扭矩應(yīng)能根據(jù)負(fù)荷情況隨機(jī)轉(zhuǎn)換，達(dá)到與抽油機(jī)負(fù)載的合理匹配，充分發(fā)揮軟機(jī)械特性的作用，使抽油機(jī)系統(tǒng)得到有效保護(hù)。
顯然，電動(dòng)機(jī)本身并不具備這種理想工作狀態(tài)的控制能力。目前，油田在用電動(dòng)機(jī)各轉(zhuǎn)矩的切換大部分仍處于人工手動(dòng)控制狀態(tài)，多扭矩輸出（軟機(jī)械特性）的優(yōu)勢(shì)不能得到有效發(fā)揮。
2控制器的開(kāi)發(fā)
利用59S08AC16單片機(jī)（CPU運(yùn)行****頻率為40 MHz，片內(nèi)AD轉(zhuǎn)換精度為10位）開(kāi)發(fā)的數(shù)字化智能控制器（簡(jiǎn)稱控制器），以其為核心部件組成游梁式抽油機(jī)專用電動(dòng)機(jī)CKZZ控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)理想工作狀態(tài)的控制。
2.1控制器的主要功能
控制器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。其主要功能如下：
(1)起動(dòng)控制功能。通過(guò)邏輯控制保證電動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下起動(dòng)。
(2)智能切換轉(zhuǎn)矩拴制功能。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，控制器采集電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電流和工作電壓，根據(jù)采樣值，計(jì)算負(fù)荷實(shí)際所需轉(zhuǎn)矩值，經(jīng)過(guò)與電動(dòng)機(jī)各檔轉(zhuǎn)矩對(duì)比，選擇電動(dòng)機(jī)的適當(dāng)輸出轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)與負(fù)載的合理匹配。
(3)控制參數(shù)設(shè)置功能�？刂破髟O(shè)有參數(shù)輸入鍵，可方便地將電動(dòng)機(jī)功率（轉(zhuǎn)矩）、延時(shí)自起動(dòng)時(shí)間等參數(shù)輸出到控制器中，運(yùn)行過(guò)程中呵進(jìn)
行修改。
(4)參數(shù)顯示功能�？娠@示功能和功能參數(shù)，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，顯示負(fù)載電流、故障原因等。 |
