抽油机动态负荷模拟控制系统设计与开发.pdf

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1、2015年仪表技术与2015第9期InstrumentTechniqueNo．9抽油机动态负荷模拟控制系统设计与开发任旭虎，陈晓伟，李慧娟(中国石油大学(华东)信息与控制工程学院，山东青岛266555)摘要：针对抽油机的特殊工况，为了方便快捷的测量抽油机电机的节电效率，在实验室设计开发了抽油机动态负荷模拟控制系统，利用DSP数据采集系统，通过FFT算法实时计算电机功率，结合上位机软件，利用微分先行PID算法控制直流电机产生交变转矩，加载至抽油机电机模拟抽油机现场工况。现场试验表明，系统模拟精度较高，能精确测量抽油机电机在动态负荷下的

2、效率，为抽油机电机节能评价提供有效的依据，具有很大的应用价值。关键词：抽油机；电机；动态负荷；PID算法；DSP中图分类号：TM343+．2；TE08文献标识码：A文章编号：1002-1841(2015)09-0095—04DesignandDevelopmentofPumpingDynamicLoadControlSimulationSystemRENXu—hu，CHENXiao—wei，LIHui-juan(CollegeofInformationandControlEngineering，ChinaUniversityofPe

3、troleum，Qingdao266555，China)Abstract：Accordingtothespecialcharacteristicsofpumpingunit，inthelaboratory，pumpingdynamicloadcontrolsimula—tionsystemwasdesignedanddevelopedinordertomeasuretheenergy—savingefficiencyofpumpingmotoreasilyandefficiently．ByusingDSPdataacquisitio

4、nsystem．real—timemotorpowerwascalculatedthroughFF’rl1algorithm．CombiningwiththePCsoft-ware，differentialforwardPIDalgorithmwasusedtocontroltheDCmotortoproducealternatingtorqueloadtopumpingmotor，andpumpingsiteconditionsweresimulated．Thefieldtestshowsthat，thesystemhashigh

5、simulationaccuracy，canaccuratelymeasuretheeficiencyofthepumpingmotorsunderdynamicloads，andprovideaneffectivebasisforevaluatingtheenergy—savingeficien-cyofpumpingmotor，thushavingthequitebigapplicationvalue．Keywords：pumpingunit；motor；dynamicload；PIDalgorithm；DSP0引言抽油机是油田

6、机：果系统中的主要设备，抽油机电机损耗占系统总损耗的30％⋯。为了降低电机的自身损耗，提高系统效率，引入节能电机，但却没有合适的节能电机效率评价方法，传统电机试验无法反映电机在真实井况下的能效状态，而现场实验则只能考察不同电机在同一口油井上的节能效果，无法获得图1系统方案结构框图电机的单体效率。因此，综合上述情况，如何合理的评价抽油转矩转速信号，经过硬件分频电路之后，由外部中断接入DSP机节能电机的品质j，并将其与抽油机的具体工况进行合理匹采集系统。DSP将计算之后的电参数打包通过网络传输至上配，以充分挖掘其节能潜质，是当前一项急需

7、解决的问题。位机，上位机预设抽油机现场工况数据，利用控制算法，将控制针对现有技术的不足，本文采用DSP数据采集系统与上位命令传回给DSP，DSP通过DA输出控制电压控制直流调速器，机软件结合的方法，设计开发出了一套抽油机动态载荷模拟控即间接控制直流电机产生所需转矩的大小。制系统，实现实验室测试取代现场测试，使机采系统的节能电整个系统设计共分为3部分：硬件系统设计、软件系统设机改造更具有针对性，避免盲目选用节能电机所带来的损失，计和算法设计。使系统节能改造的效果更好。2系统的硬件设计1系统方案设计2．1电压电流调理电路设计抽油机动态载

8、荷模拟控制系统主要通过DSP数据采集系抽油机电机输入端电压经过互感器之后，接入DSP系统板统计算抽油机电机输入端电参数，传输至上位机软件，通过命的电压信号调理电路。如图2所示，电压信号经过互感器之后令传递控制直流调速器，再通过直流调速