游梁式抽油機專用電動機控制系統(tǒng)
張希江1， 郭孟奇2， 周萬玉3
(1中國石油集團渤海石油裝備承德石油機械有限公司，河北承德067000；2中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司，天津300457；3新9市夏烽電器有限公司，河南輝縣453621)
摘要：游梁式抽油機工作性質(zhì)及環(huán)境具有特殊性，采用現(xiàn)代電子技術對電動機進行智能控制，超高轉(zhuǎn)差率電動機和高轉(zhuǎn)差率電動機作為其々用拖動沒備，使電動機與游梁式抽油機達到合理匹配，取得較好的綜合效益。
關鍵詞：抽油機；專用電動機；智能控制；綜合效益
中圖分類號：TM301 2文獻標識碼zA文章編號：1673-6540( 2009112-0057-04
0 引言
利用游梁式抽油機采油是世界石油工業(yè)侍統(tǒng)的采油方式之一，也是迄今在采油工程中一直占主導地位的采油方式。現(xiàn)國內(nèi)油田在用游梁式抽油機約10萬臺，其耗電量約占油田總用電量的百分之60以上。游梁式抽油機具有：慣性力矩較大，起動困難；周期性沖擊載荷，且負荷隨機變化頻繁；連續(xù)工作在室外環(huán)境等特點。因此，用于拖動該設備的電動機及控制系統(tǒng)有別于一般設備的動力裝置，對其研究有著十分重要的意義。
l 游梁式抽油機專用電動機
1.1標準推薦的電動機
國家發(fā)展和改革委員于2005年發(fā)布了中華人民共和目石油天然氣行業(yè)標準SY/T 6636-2005《游梁式抽油機用電動機規(guī)范》，標準推薦超高轉(zhuǎn)差率電動機和高轉(zhuǎn)差率電動機作為驅(qū)動游梁式抽油機的專用電動機。
超高轉(zhuǎn)差率電動機和高轉(zhuǎn)差率電動機的主要特性有兩個：(1)具有較大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，非常適合游梁式抽油機這種慣性力矩較大的負載起動；（2）具有較軟的機械特性，可以使抽油機減速箱的****凈扭矩取得最小值，有效地避免了減速箱打齒、抽油桿斷拖等事故的發(fā)生，減少維修作業(yè)費用，提高系統(tǒng)效率。
目前，國內(nèi)已成功開發(fā)了YCCH系列超高轉(zhuǎn)差率電動機和YCH系列高轉(zhuǎn)差率電動機（以下簡稱電動機），并已廣泛應用于游梁式抽油機的拖動。
1.2使用中存在豹問題
考慮到游梁式抽油機的負荷受地下供液量、液體含蠟及含沙量、環(huán)境溫度等因素的影響，電動機生產(chǎn)廠為了在不更換電動機的情況下，實現(xiàn)電動機與負載的合理匹配，電動機設計為多轉(zhuǎn)矩(6極電動機為4檔、8極電動機為3檔)輸出，見圖1
電動機理想的工作狀態(tài)為：(1)起動時，電動機無論在何種轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下停機，均應在高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下起動，利用電動機具有的****扭矩能力，確保抽油機可靠的起動運行；(2)運行時，電動機輸出扭矩應能根據(jù)負荷情況隨機轉(zhuǎn)換，達到與抽油機負載的合理匹配，充分發(fā)揮軟機械特性的作用，使抽油機系統(tǒng)得到有效保護。
顯然，電動機本身并不具備這種理想工作狀態(tài)的控制能力。目前，油田在用電動機各轉(zhuǎn)矩的切換大部分仍處于人工手動控制狀態(tài)，多扭矩輸出（軟機械特性）的優(yōu)勢不能得到有效發(fā)揮。
2控制器的開發(fā)
利用59S08AC16單片機（CPU運行****頻率為40 MHz，片內(nèi)AD轉(zhuǎn)換精度為10位）開發(fā)的數(shù)字化智能控制器（簡稱控制器），以其為核心部件組成游梁式抽油機專用電動機CKZZ控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了電動機理想工作狀態(tài)的控制。
2.1控制器的主要功能
控制器結(jié)構見圖2。其主要功能如下：
(1)起動控制功能。通過邏輯控制保證電動機在高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下起動。
(2)智能切換轉(zhuǎn)矩拴制功能。在電動機運行過程中，控制器采集電動機的運行電流和工作電壓，根據(jù)采樣值，計算負荷實際所需轉(zhuǎn)矩值，經(jīng)過與電動機各檔轉(zhuǎn)矩對比，選擇電動機的適當輸出轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)電動機與負載的合理匹配。
(3)控制參數(shù)設置功能。控制器設有參數(shù)輸入鍵，可方便地將電動機功率（轉(zhuǎn)矩）、延時自起動時間等參數(shù)輸出到控制器中，運行過程中呵進
行修改。
(4)參數(shù)顯示功能。可顯示功能和功能參數(shù)，在電動機運行過程中，顯示負載電流、故障原因等。 |
