永磁同步电机直驱抽油机控制系统设计与实现

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1、观弋锻IModern珂永磁同步电机直驱抽油机控制系统设计与实现水冯治国，王立洋，唐杨(1．贵州大学机械工程学院，贵州贵阳550000；2．国家精密微特电机工程技术研究中心，贵州贵阳550000)摘要：针对某永磁同步电机直驱抽油机，利用变频调速技术开发了直驱抽油机控制系统，重点研究了抽油机冲程、冲次计算及换向节点控制，实现了抽油机根据抽油杆上下的运动趋势自动调整抽油机的冲次以及在每个冲程内调节抽油机的运行速度。该系统在油田现场测试应用表明，系统设计原理正确，工作可靠，冲程冲次无级可调，有助于提高泵效，较常规游梁式抽油机节能效果显著。关键词：永磁

2、同步电机直接驱动抽油机冲次中图分类号：TP24文献标识码：B文章编号：1002—6886(2015)03—0066—03ThecontrolsystemdesignforPMSM’sdirect—drivepumpingunitFENGZhiguo，WANGLiyang，TANGYangAbstract：AimedatthePMSM’Sdirect—drivepumpingunitmadebyGuizhouLinquanMotor，Ltd．，acontrolsystemwasdevelopedusingvariablefrequencyspe

3、edregulationtechnology．Thecalculationofthestrokeandfrequencyofthepumpingunitanditsreversingnodewereparticularlystudied．Accordingtotheupanddownmotiontendencyofthesuekerrod．thecontrolsystemcancarryoutautomaticspeedadjustmentandadjusttherunningspeedwithineverystroke．Thefieldte

4、stshowsthatthesystemisreliableinoperationwithcorrectdesignprinciple，anditsstrokeandspeedadjustable，whichhelpsimprovethepumpeficiency．Comparedtocommonbeam—pumpingunit，thedrivepumpingunithasoutstandingenergy—savingeffect．Keywords：permanentmagnetsynchronousmotor；directdrive；pu

5、mpingunit；stroke0引言近年来，永磁同步电机直驱抽油机克服传统游梁式抽油机的传动链长、系统效率低、能耗高、与油井工况适配性差等缺点，已成功推广应用于我国部分油田¨J。某公司的复式永磁电机抽油机、某公司的低速大力矩电机抽油机是我国电机直驱式抽油机的典型代表。本文以永磁同步电机抽油机为研究对象，根据石油抽采的运动规律，采用变频调速方法，设计控制系统实现复式抽油机节能降耗，达到长冲程、低冲次的技术要求。l抽油机结构及工作原理1．地基；2．圆柱塔架；3．悬绳器；4．前导向轮；5．电机；6．皮带轮；7．制动器；8．后导向轮；9．特制皮带；

6、10．配重箱。永磁同步电动机直驱式抽油机结构见图1。低图1直驱抽油机结构示意图．66．观弋嬲’摘lModernMachineq4结论本文提出的基于ABB高性能变频器的永磁同步电机抽油机控制器通过在大庆油田、大港油田运行，系统稳定可靠，实现了抽油机冲程冲次无级可调，产量、泵效分别提高20％、5％，综合节能较普通抽油机提高了10％。图5抽油机运行曲线本控制器采用开环控制策略，根据油井工况实S=(1)，．现抽油机自动控制。因此，研究与油井工况匹配的上冲程匀速阶段的位移：电机自适应控制策略及控制器是未来永磁同步电机S2=L—S．l(、2)抽油机的工作

7、重点。式中，J为上行程。在上行过程中，若要求控制器发出换向信号到速度减至零，此时抽油杆运动位参考文献移为冲程预设值，则发出反向信号时抽油杆运动[1]周封，胡洋，孙志刚．抽油机节能方法与变频技术合位移为：理应用研究[J]．节能技术，2010，28(3)：218—221[2]黄明星，叶云岳，范承志．复式永磁同步电机的工作特s=一一×s(3)性分析与应用[J]．浙江大学学报，2010，44(5)：1019因此由脉冲数一位移换算因子可知，上行换向—1024节点脉冲数：[3]崔俊国，肖文生，董维彬，等．电动机直驱抽油机的研制及试验[J]．石油机械，20

8、12，40(10)：81—87Ⅳ=Ⅳ一寺×凡(4)[4]赵磊，金玉英，黄勤，等．直驱式抽油机圆筒形塔架的同理，即可计算出下行过程中换向节点脉冲数：稳定性分析[J]．