[实用新型]游梁式抽油机节电控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油钻井领域，特别涉及游梁式抽油机的电机智能控制领域。 

背景技术

游梁式抽油机是石油开采的主要设备,如图1所示，其基本工作过程为：交流异步电动机06经减速装置带动装有配重块的曲柄05旋转，曲柄05的端部和连杆04相连，连杆04的另一端连接在游梁03端部并拉动游梁03，使安装在游梁03另一端的驴头02不断上下运动(即上下冲程)，驴头02的上下运动通过抽油杆01从而带动井底的活塞式抽油泵抽油。在上冲程运行时，电动机06和处在高位的配重块需克服抽油载荷做功，将原油抽出。在下冲程时，驴头02及抽油杆01迅速下降，电动机06不需要做功，在驴头02迅速下降的过程中，实际电动机06的转速会超过同步转速，使电动机06处于发电运行状态。 

由于配重块旋转运动和驴头的上下往复运动，所以游梁式抽油机的电动机负荷是一种周期性脉动交变负荷,实际工况中还伴有不规则的瞬间冲击反拖载荷等等情况。交流异步电动机在设计时往往要留有较大的容量裕度，这些电动机正常运行时负荷率都很低,一般在20%-30%。低负荷率和反拖发电就会带来功率因数低、电能大量浪费、效率低等等一系列不利因素，从而造成开采石油过程中的电能的浪费。 

另外，当油井出液量不足或者已无油液可抽时，无法立即发现，往往当发现油井中抽不出油的时候，抽油机已经空抽运行了很长一段时间，因此同样也造成了大量的电能浪费。 

目前现有技术中多采用电磁调速电机作为驱动电机，或采用变频器调速的方法来减少电能浪费。但电磁调速电机的效率最高时只能达到60%，能效比很低，再加上游梁式抽油机所需要的启动扭矩大，因此综合效率不足20%。而对于抽油时存在空抽现象的问题，尚无有效的解决办法。 

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种可以防止抽油机空抽，有效节电的游梁式抽油机控制系统。 

为达上述目的，本实用新型提出一种游梁式抽油机节电控制系统，包括工作电机，动力输出模块，另外还包括：编码器，其输入端与所述工作电机相连，将所述工作电机的转速信息转化为电信号；电流环、速度环控制模块，与所述动力输出模块和所述编码器的输出端电性连接，根据所述编码器反馈的电机转速信息以控制所述动力输出模块的输出；位置环、力矩环控制模块，与所述电流环、速度环控制模块电性连接，同时与所述编码器的输出端电性连接；电流传感器，与所述电流环、速度环控制模块电性连接，以检测所述工作电机的电流。 

本实用新型提出的游梁式抽油机节电控制系统，其中，所述电流环、速度环控制模块包括一DSP微处理器。 

本实用新型提出的游梁式抽油机节电控制系统，其中，所述位置环、力矩环控制模块包括一DSP微处理器。 

本实用新型提出的游梁式抽油机节电控制系统，其中，还包括显示器键盘和通讯接口，分别与所述电流环、速度环控制模块的两个输出端电性连接。 

与现有技术相比，本实用新型不需要改造游梁式抽油机的机械结构，采用功率比原来小1-2倍的恒功率交流异步电动机就可以让抽油机进行工作。利用力矩跟随速度控制系统，选取适当的转动速度；利用电流、位置控制系统实时跟踪油井负荷的变化，提前鉴别空抽的发生，随时改变交流异步电动机转动的速度，以此达到电动机与抽油机的最佳匹配。通过本实用新型的技术方案，从根本上解决了抽油机下行时抽油机反拖电动机发电的现象，提高系统效率，改善电机的运行条件，减少电机的发热、振动、噪音和铁磁损耗，达到节能降耗的目的。 

附图说明

图1是游梁式抽油机的结构示意图； 

图2是本实用新型的电路结构图。 

附图标记说明：01-抽油杆；02-驴头；03-游梁；04-连杆；05-曲柄装置； 06-电动机；07-支架；1-工作电机；2-动力输出模块；3-编码器；4-电流环、速度环控制模块；5-位置环、力矩环控制模块；6-显示器键盘；7-通讯接口；8、9-电流传感器。 

具体实施方式

以下结合附图，就本实用新型上述的和另外的技术特征和优点做进一步地描述。