抽油机倒发电与节能自动控制系统的研究
摘要
本课题运用新型电力电子技术和计算机控制技术研究开发了一种电机功率因数自调整及节能控制系统，一方面通过对定子电压的寻优控制，解决了“大马拉小车”问题，改善了电机的工作效率；另一方面开发了一种电机“倒发电”能量自动处理系统，通过倒发电吸收单元的实时切换控制，将倒发电反馈的能量及时准确地进行处理，使其在井口利用不返回电网。由于双管齐下，电机电网侧的功率因数得到了大大提高。与传统的可控硅移相控制方式不同，本系统采用全控型电力电子器件IGBT等快速模块及高频PWM控制方式，对抽油机电机的交流供电电压进行自动控制，不存在可控硅相控角所带来的功率因数变差的问题，真正提高了抽油机电网侧的功率因数。
样机采用了逆变式PWM变流技术，对其进行了现场测试与试运行，测试结果是电网侧的功率因数可达0.95以上，跟踪调压效果良好，变流系统输出调压系数(k)随负载率(p)的变化曲线基本满足直线关系，输出波形呈平滑稳定的正弦波。具有一定的节能效果。
The Beam Pumping Motor Generates Electricity with Economy Energy Automatically Handle The System's Research
A self-adjusted of power factor of motor and energy saving system used new type electric and electronic techniques and computer controlled techniques is introduced. On one hand, the problem of "big horse pulls little wagon" is resolved and the working efficiency of motor is improved by optimizing way to control the stator's voltage; On the other hand, an energy automatic processing system of "electric motor generates electricity" is developed, in which, the energy of the feedback of motor generating electricity is processed duly and correctly through real-time switch control of the generating electricity absorbing energy cell and is used at wellhead instead of returning power net. Due to the above factors, power factor in power net of motor is improved greatly. The system is different from traditional silicon controlled dephasing method, such speedy modules as whole controlled electric and electronic equipment IGBT and high frequency PWM controlling methods are employed, and the voltage of exchanging power supply of motor of beam pumping units can be controlled automatically, so there is no problem of power factor being decreased brought by silicon controlled phase single controlled, power factor in power net of beam pumping units' motor is enhanced really.
The inverted PWM changing electric current the technique is applied in the prototype model. The prototype model was tested and operated on spot, power factor could reach beyond 0.95, the effect of following modulating voltage was better, the curve of factor of modulated voltage of exchanging systems changed following load rate was linear, the output of wave form was a flat and steady sinusoidal wave. It has certain effect of saving energy.
样机采用了逆变式PWM变流技术，对其进行了现场测试与试运行，测试结果是电网侧的功率因数可达0.95以上，跟踪调压效果良好，变流系统输出调压系数(k)随负载率(p)的变化曲线基本满足直线关系，输出波形呈平滑稳定的正弦波。具有一定的节能效果。
The Beam Pumping Motor Generates Electricity with Economy Energy Automatically Handle The System's Research
A self-adjusted of power factor of motor and energy saving system used new type electric and electronic techniques and computer controlled techniques is introduced. On one hand, the problem of "big horse pulls little wagon" is resolved and the working efficiency of motor is improved by optimizing way to control the stator's voltage; On the other hand, an energy automatic processing system of "electric motor generates electricity" is developed, in which, the energy of the feedback of motor generating electricity is processed duly and correctly through real-time switch control of the generating electricity absorbing energy cell and is used at wellhead instead of returning power net. Due to the above factors, power factor in power net of motor is improved greatly. The system is different from traditional silicon controlled dephasing method, such speedy modules as whole controlled electric and electronic equipment IGBT and high frequency PWM controlling methods are employed, and the voltage of exchanging power supply of motor of beam pumping units can be controlled automatically, so there is no problem of power factor being decreased brought by silicon controlled phase single controlled, power factor in power net of beam pumping units' motor is enhanced really.
The inverted PWM changing electric current the technique is applied in the prototype model. The prototype model was tested and operated on spot, power factor could reach beyond 0.95, the effect of following modulating voltage was better, the curve of factor of modulated voltage of exchanging systems changed following load rate was linear, the output of wave form was a flat and steady sinusoidal wave. It has certain effect of saving energy.
引文
〖1〗 抽油机节能研究．金锋 油气田地面工程．1998，(17)5：1～4
〖2〗 电力电子技术在抽油机电机节能中的应用前景·薄保中等·节能·2000年第3期
〖3〗 对游粱式抽油机节能问题的探讨·萧南平·石油机械·1997年第25卷第3期
〖4〗 [3]秦曾煌等．电工学．北京：高等教育出版社，1964
〖5〗 游梁式抽油机节能机理综述·苏得胜的·石油机械·2001年第29卷第5期
〖6〗 对调压式抽油机节能控制器的新认识·杜永军等·节能·2000年第1期
〖7〗 可控硅调压式抽油机节能控制器的谐波分析·杜永军等·大庆石油学院学报·1999年第23卷第3期
〖8〗 游粱式双驴头抽油机节能分析·陈保忠等·抚顺石油学院学报1999年第19卷第1期
〖9〗 变频调速与电机节能·何希玮·安庆师范学院学报(自然科学版)2000年第6卷第4期
〖10〗 新型抽油机节能控制器研制·智淑亚·电脑学习·2000年第4期
〖11〗 PSEC型抽油机节能控制器节能原理·杜永军等·大庆石油学院学报1999年第23卷第3期
〖12〗 电机节能控制器原理与应用·俞岩宗等·信息技术·2000年第7期
〖13〗 游粱式抽油机节能探讨·李金华等·油气田地面工程·第18卷第5期(1999．9)
〖14〗 电能反馈型电子负载的设计与实现·刘志刚等·铁道学报·2001年第23卷第3期
〖15〗 节能蓄能器及游粱式抽油机节能动力装置·萧南平·石油机械·1997年第25卷第2期
〖16〗 抽油机电机控制箱的技术要求及检测·张松等·石油工业技术监督·1999年第15卷第2期
〖17〗 配置弹簧的游粱式抽油机节能分析·杨晓翔等·石油机械·1999年第27卷第3期
〖18〗 变压器和电机节能潜力巨大·王维兴·冶金能源·2001年20卷3期
〖19〗 智能型抽油机节能增产初见成效·郝怀刚·制造业自动化·2001年第23卷第3期
〖20〗 抽油机负功与电机功率的合理选择·薄保中等·石油机械·2000年第16卷第2期
〖21〗 交流采样频率对功率测量的影响·张惠刚·电力自动化设备·1997年第1期
〖22〗 游梁式抽油机用节能电动机及其控制方式·白连平等·石油机械·1998年第26卷 第3期
〖23〗 游梁式抽油机运行状况及节电机理研究·黄超等·OIL FIELD EQUIPMENZ 1999，(28)4：9～12
〖24〗 MSP430 IrDA SIR Eneoder/Decoder Application Report. TEXAS INSTRUMENTS. 1999
〖25〗 Lutz Bierl. MSP430 Family Mixed-Signal Mierocontroller Application Reports. TEXAS INSTRUMENTS. 2000
〖26〗 电力电子变流技术·西安交通大学黄俊等编·机械工业出版社·
〖27〗 郭登明等·常规抽油机改造成旋转驴头抽油机的具体实践·石油机械·1996，24(5)：7～10
〖28〗 郭登明等·抽油机异相游梁平衡的研究·钻采工艺·1998，21(4)：56～58
〖29〗 崔振华等·有杆抽油系统[M]·北京·石油工业出版社·1994：63-64．
〖30〗 (苏)T．M．阿理也夫等·抽油井自动控制和诊断[M]·北京·石油工业出版社·1993
〖31〗 王水平等·开关稳压电源——原理、设计与使用电路·[M]西安·西安电子科技大学出版社·1997：29-30
〖2〗 电力电子技术在抽油机电机节能中的应用前景·薄保中等·节能·2000年第3期
〖3〗 对游粱式抽油机节能问题的探讨·萧南平·石油机械·1997年第25卷第3期
〖4〗 [3]秦曾煌等．电工学．北京：高等教育出版社，1964
〖5〗 游梁式抽油机节能机理综述·苏得胜的·石油机械·2001年第29卷第5期
〖6〗 对调压式抽油机节能控制器的新认识·杜永军等·节能·2000年第1期
〖7〗 可控硅调压式抽油机节能控制器的谐波分析·杜永军等·大庆石油学院学报·1999年第23卷第3期
〖8〗 游粱式双驴头抽油机节能分析·陈保忠等·抚顺石油学院学报1999年第19卷第1期
〖9〗 变频调速与电机节能·何希玮·安庆师范学院学报(自然科学版)2000年第6卷第4期
〖10〗 新型抽油机节能控制器研制·智淑亚·电脑学习·2000年第4期
〖11〗 PSEC型抽油机节能控制器节能原理·杜永军等·大庆石油学院学报1999年第23卷第3期
〖12〗 电机节能控制器原理与应用·俞岩宗等·信息技术·2000年第7期
〖13〗 游粱式抽油机节能探讨·李金华等·油气田地面工程·第18卷第5期(1999．9)
〖14〗 电能反馈型电子负载的设计与实现·刘志刚等·铁道学报·2001年第23卷第3期
〖15〗 节能蓄能器及游粱式抽油机节能动力装置·萧南平·石油机械·1997年第25卷第2期
〖16〗 抽油机电机控制箱的技术要求及检测·张松等·石油工业技术监督·1999年第15卷第2期
〖17〗 配置弹簧的游粱式抽油机节能分析·杨晓翔等·石油机械·1999年第27卷第3期
〖18〗 变压器和电机节能潜力巨大·王维兴·冶金能源·2001年20卷3期
〖19〗 智能型抽油机节能增产初见成效·郝怀刚·制造业自动化·2001年第23卷第3期
〖20〗 抽油机负功与电机功率的合理选择·薄保中等·石油机械·2000年第16卷第2期
〖21〗 交流采样频率对功率测量的影响·张惠刚·电力自动化设备·1997年第1期
〖22〗 游梁式抽油机用节能电动机及其控制方式·白连平等·石油机械·1998年第26卷 第3期
〖23〗 游梁式抽油机运行状况及节电机理研究·黄超等·OIL FIELD EQUIPMENZ 1999，(28)4：9～12
〖24〗 MSP430 IrDA SIR Eneoder/Decoder Application Report. TEXAS INSTRUMENTS. 1999
〖25〗 Lutz Bierl. MSP430 Family Mixed-Signal Mierocontroller Application Reports. TEXAS INSTRUMENTS. 2000
〖26〗 电力电子变流技术·西安交通大学黄俊等编·机械工业出版社·
〖27〗 郭登明等·常规抽油机改造成旋转驴头抽油机的具体实践·石油机械·1996，24(5)：7～10
〖28〗 郭登明等·抽油机异相游梁平衡的研究·钻采工艺·1998，21(4)：56～58
〖29〗 崔振华等·有杆抽油系统[M]·北京·石油工业出版社·1994：63-64．
〖30〗 (苏)T．M．阿理也夫等·抽油井自动控制和诊断[M]·北京·石油工业出版社·1993
〖31〗 王水平等·开关稳压电源——原理、设计与使用电路·[M]西安·西安电子科技大学出版社·1997：29-30