游梁式抽油机用电动机高效节能控制系统的研究

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1、游梁式抽油机用电动机高效节能控制系统的研究高国兴(材料加工工程)牛俊邦(副教授)摘要游梁式抽油机是石油开采的主要设备，也是主要耗能设备，其驱动电机负载率通常都小于30％。这种情况的存在，使电能的利用率降低，增加了电能的损耗。针对上述情况，本文对一种应用于游粱式抽油机拖动电动机的高效节能控制系统进行了研究。论文介绍了国内外抽油机的发展概况及游粱式抽油机的工作原理，阐述了游梁式抽油机系统效率低下的原因。在此基础上，介绍了油田抽油机常用的节能方法并对其优缺点进行了分析，提出了一种基于变频调速和功率因数闭环

2、控制的节能方案。游梁式抽油机节能装置的硬件部分以AT89C51单片机为核心，包括主电路、控制电路、驰动电路、保护电路、功率因数检测电路和能量回馈电路等部分。主电路采用交-直一交电压型结构：控制电路部分由脉宽调制芯片SA866AE产生SPWM控制信号。AT89C51单片机控制部分由显示电路、键盘电路、复位电路、记忆电路、功率因数计算电路和频率输出电路等组成；驱动电路选用IGBT专用驱动模块EXB841进行控制信号的放大；保护电路实现过流过压保护、短路保护等功能。软件部分包括SA866AEt5'["接E

3、EPROM初始化参数的设计、单片机控制程序和电机软启动程序，软件采用汇编语言编程。论文最后对所设计的部分电路进行了实验分析。胜利油嗣现场运行测试结果表明，该装置可以使三相交流异步电动机功率因数大幅提高，综合节电率达到26．58％，节能效果明显。关键词：游粱式抽油机；变频调速：功率因数闭环；能量反馈StudyofHigh—efficiencySavingEnergyControlSystemforBeam—balancedPumpingUnitGaoGuo—xing(MaterialsProcessi

4、ngEngineering)DirectedbyAssociateProfessorNiuJun-bangAbstractBeam-PumpingUnitsisthemainequipmentandenergyeonsunlerinrd20verpetroleum．Underthenormaloperationcondition，theaverageloadratiooftheoil·pumpingmotorisusIlallylessthan30％oftheratedvalue．Thiscircu

5、mstancecausesthecoefficientofutilizationoftheelectricalmachineryandincreasetheelectricpowerloss．Inordertosolvethisproblem,thispaperdevelopsaHigh-efficiencySavingEnergyControlSystemforBeam-balancedPumpingUnit．Thispaperintroducesthepresentinternalandexte

6、rnalsituationofusingtheBeam-PumpingUnitsandanalysestheworkingwayofit．ThenthepaperdiscussestheeaLlseoflowefficiencyoftheBeam·PumpingUnits．Onthebasis，bycomparingdifferentmeasuresofsavingenergythathavebeenusedinoilfieldsandpumpingmachinecharacteristics,an

7、ewsavingenergyschemeofVVVFandpowerfactorloopcontrolisproposedinthisthesis．ThecontrolleroftheBeam-PumpingUnitsisbasedOntheAT89C51singlechipmicro-cornputer．Thehardwarepartismadeofmaincircuit,drivecircuit,controlcircuit,protectioncircuit,powerfactorandene

8、rgyregenerationcircuitere．MaincircuitadoptsthestructureofAC—DC-ACvoltagesourcetype．ThemainswitchcomponentUSesIGBTpowermodule．ControlcircuitsdeetspulsewidthmodulationchipSA866AEthatCangenerateSPWMcontrolsignal．Thesinglechipmicro-computec