[发明专利]潜油伺服拖动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种拖动系统，尤其是一种潜油伺服拖动系统。

背景技术

目前我国和世界其它产油国家，油田上都广泛使用潜油电机来驱动潜油电泵来汲取原油，传统的潜油电泵系统，其动力源主要是二极三相异步电动机，现有的采油系统在采油工艺配套中存在如下三个问题：

一是与离心潜油泵配套时因电机转速低于同步转速、电机效率和功率因数偏低。

二是与潜油螺杆泵配套上时，转速过高很难经过转速器将速度降低到与螺杆泵相适应的转速，即使采用减速器也大大的提高了采油成本和降低了系统的效率，若采用变频调速装置，使电机长期处于低频工作状态又容易引起电机的温升加快，引起电机故障。系统不能实现灵活控制，效率低。

三是传统的潜油电泵系统即使采用变频控制，其电机控制柜往往置于地面其交流电在传输至电机时由于是远距离传输，能量损耗严重，进一步降低了系统的效率。

随着新技术的发展，伺服技术的逐渐成熟，伺服潜油抽油系统成为潜油抽油系统的一种发展趋势。公开号为CN228745Y的文献提出了一种稀土永磁潜油电动机，但它总得来说只是在原有异步潜油电机的基础上通过在转子上嵌入永磁体来改善同步转速的问题，极限于电机本体，没有解决转速可调，在低速场合的应用仍然很困难，效率也不是很高。公开号为CN2627715Y的文献也公开了一中稀土永磁同步潜油电机，不足依然是在其节能以及速度调上的缺乏。虽然结合变频控制器使用仍然存在节能率低的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种潜油伺服抽油系统，以永磁同步伺服电机作为动力源，利用伺服系统实现整个系统的闭环控制，调速范围大，功率因数高，提高了系统的可控性和节能率，实现了油井的柔性生产。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种潜油伺服拖动系统，包括泵，泵通过保护器和伺服电机系统相连；地面控制装置通过电缆与地面电源相连，该电缆与伺服电机系统相连；地面电源通过地面控制装置控制对伺服电机和泵的供电，其特征在于，伺服电机系统由伺服电机和伺服控制器组成，伺服电机的电机轴上设有位置检测装置，位置检测装置将检测到的位置信号输出给伺服控制器，伺服控制器控制伺服电机的运转；位置检测装置通过密封装置固定在伺服控制器上。

优选地，泵和保护器之间还设有油气分离器。

优选地，潜油伺服拖动系统中的位置检测装置为旋转变压器或磁敏式电阻编码器或潜油编码器。

可选地，位置检测装置主要包括传感器本体、不锈钢罩、密封装置和外壳，传感器本体包括磁钢环、导磁环和磁感应元件；导磁环设置在不锈钢罩的外壁上，由两段或多段同半径、同圆心的弧段构成，相邻两弧段留有缝隙；磁感应元件置于该缝隙内；磁钢环设置在不锈钢罩的内腔中，固定在电机转轴上；不锈钢罩外部通过密封装置与外壳密封并固定；当磁钢环与导磁环发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转换为电压信号，并将该电压信号传输给相应的伺服控制器。

优选地，导磁环由两段同半径、同圆心的弧段构成，分别为1/4弧段和3/4弧段，对应的磁感应元件为2个；或者，所述的导磁环由三段同半径的弧段构成，分别为1/3弧段，对应的磁感应元件为3个；或者，所述的导磁环由四段同半径的弧段构成，分别为1/4弧段，对应的磁感应元件为4个；或者，所述的导磁环由六段同半径的弧段构成，分别为1/6弧段，对应的磁感应元件为6个。

优选地，导磁环的弧段端部设有倒角，为沿轴向或径向或同时沿轴向、径向切削而形成的倒角。

优选地，位置检测装置还包括骨架，用于固定所述导磁环；所述导磁环设置在骨架成型模具上，在所述骨架一体成型时与骨架固定在一起。

本发明还提供了一种潜油伺服拖动系统的位置检测装置的信号处理装置，其包括A/D转换模块、合成模块、角度获取模块、存储模块；A/D转换模块对位置检测装置中磁感应元件发送来的电压信号进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号；合成模块对位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理得到基准信号D；角度获取模块根据该基准信号D，在标准角度表中选择与其相对的角度作为偏移角度θ；存储模块用于存储标准角度表和修正数据表。