[实用新型]螺杆泵自控补偿一体机

说明书

技术领域

本实用新型涉及油田采油设备的电力控制系统，特别涉及螺杆泵采油装置的电力控制系统。

背景技术

螺杆泵采油装置是油田的一种较新的采油装置，在建设成本和运行效率方面较游梁式抽油机更具有优势，螺杆泵采油逐步取代传统抽油机采油，成为油田主要采油方式。

螺杆泵电机的自然功率因数平均值在0.42-0.45之间，与国家要求0.9以上有极大差距。油田上的螺杆泵基本由控制箱直接控制，难以满足国家对电能使用的要求，造成能源的极大浪费。还有一种螺杆泵的控制方式是在控制箱中加变频器，由人工调节变频器参数，进行螺杆泵的补偿。这种方式补偿效果比较明显，但在补偿的同时，变频器产生极不稳定的高次谐波，对电网中的系统设备影响大，造成系统设备的使用寿命下降，人工调节也耗费一定的人力和物力。

归纳起来，油田现有的螺杆泵控制设备存在以下问题：

一、不带变频器的控制箱，螺杆泵电机的自然功率因数低，电能浪费大；带变频器的控制箱，会造成系统谐波污染。

二、有集中补偿设备的线路，功率因数补偿单元只有粗调输出模式；容易出现欠补偿和过补偿情形，欠补偿时，网络因传输容性无功功率，造成线路损耗，白白耗费了电容的设备投资。若补偿电容过大，有可能发生铁磁谐振过电压，烧毁电容和变压器。过补偿时，功率因数角超前，但电容与电源仍有无功功率交换，同样减少电源有功功率输出。

三、功率因数补偿单元没有设置过载保护电路，因而当过压和过流时，会影响电容投切和螺杆泵电机的运行。

四、控制箱中没有设置延时自启动电路，当电网停电后又恢复供电时，螺杆泵电机同时启动，可能会对电网造成冲击。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种螺杆泵自控补偿一体机，将螺杆泵电机的自动控制单元、功率因数补偿单元、过载保护单元、延时自启单元集合在一个控制箱中，抗干扰能力强，运行安全可靠，补偿控制响应及时迅速，先利用粗调补偿单元整体控制功率因数，再利用微调补偿单元进一步精确提高功率因数，不会出现欠补偿和过补偿情形，补偿效果好，因而能最大限度的降低能耗，节约采油成本，并可杜绝螺杆泵电机与电网同时启动危害电网的现象出现。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种螺杆泵自控补偿一体机，包括投切控制器、功率因数粗调单元，功率因数微调单元，投切控制器、功率因数粗调单元、功率因数微调单元都设置在一个控制箱中，功率因数粗调单元有多组，其特征是：

每组功率因数粗调单元由一号三相电容器和切换开关构成，切换开关由交流接触器的三对主触点和三个晶闸管构成，一号三相电容器三个输出端分别经过一号三相支线与油田电网的三相干线联接；所述三对主触点分别串接在三相支线上，所述三个晶闸管分别与三对常开触点并联；

功率因数微调单元由三号三相电容器和三相电感器构成，三号三相电容器的三个输出端分别经过三号三相支线与油田电网的三相干线联接；三相电感器分别串接在三号三相支线上，三相电感器的三个滑动触头经过传动机构与步进电机连接；

投切控制器由三个交流互感器、模/数转换器、微处理器组成，三个交流互感器分别与模/数转换器的三个模拟输入端口连接，微处理器的第一组数字输出端口所述交流接触器的线圈连接，微处理器的第二组数字输出端口与中间继电器的线圈连接，中间继电器的常开触点串接与所述步进电机的正、反转控制回路连接；微处理器的第三组数字输出端口与所述步进电机的脉冲输入端连接，微处理器的第四组数字输出端口与晶闸管触发电路连接。

所述一号三相电容器由第一、第二、第三电容组成，第一、第二、第三电容按三角形连接，该三角形的三个顶点构成一号三相电容器的三个输出端。

所述三号三相电容器由第七、第八、第九电容构成，第七、第八、第九电容按三角形连接，该三角形的三个顶点构成三号三相电容器的三个输出端。

所述功率因数粗调单元与油田电网三相干线之间设置有过载保护单元。

所述功率因数微调单元与油田电网三相干线之间设置有过载保护单元。

所述油田电网三相干线与螺杆泵电机之间设置有过载保护单元。

所述过载保护单元由三个交流互感器、模/数转换器、微处理器组成，三个交流互感器分别与模/数转换器的三组模拟输入端口连接，模/数转换器的三个数字输出端口分别与微处理器的三个数字输入端口连接，微处理器的三个数字输出端口分别与三个中间继电器的线圈连接，该三个中间继电器的常闭触点分别串接在三相支线上。