与宝鸡石油机械有限责任公司技术交流.ppt

二、抽油机伺服节能控制
College of Mechanical Science and Engineering
机械科学与工程学院
抽油机在一个冲次内,随着抽油杆的上升和下降,使电机工作在电动状态和发电状态(一般是三相异步电机或永磁同步电机)。上升过程电机从电网吸收能量;下降过程电机的负载变为动力,加之井下负压等使电动机处于发电状态,把机械能量转换成电能回馈到电网。当出现负扭矩时,就说明减速箱的主动轮变为从动轮。如果负扭矩值较大,将发生从动轮冲击主动轮,从而降低齿轮寿命。这种现象常发生在不平衡、轻载荷或载荷突变的油井上。右图为某井抽油机扭矩曲线如图。
S7-200PLC抽油机伺服节能控制
目前,游梁式抽油机在油田中的应用最为广泛,游梁式抽油机都是由异步电机或同步电机进行驱动的,电机不能按照抽油机载荷曲线进行运动,出现了下冲程电机输出无用功的现象(包括平衡效果良好的抽油机),导致抽油机效率偏低。
利用PLC伺服系统驱动抽油机,其原理是根据电机负载变化来调节电机的输入电压和电流,能在电机的输出运行过程中实时调节转速和转矩,优化抽油机的运行状态,以达到最大的系统效率。由于速度与转矩可解耦,即可分别控制转矩和速度,能够满足各类抽油机不同工况的需求。稀土永磁电机伺服驱动系统的优化运行以及高品质的伺服工作特性,可大大降低装机功率,能够实现驱动特性与机械负载特性的最佳匹配。
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伺服电机工作原理
伺服电机是靠脉冲来定位,伺服电机接收到1个脉冲,电机本身就会旋转1个脉冲所对应的角度,从而实现位移。因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能(光电编码器),所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收到了多少脉冲回来,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,。同时具有起动转矩大、运行范围宽、加速性能好、无自转现象等特点。
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S7-200PLC控制抽油机伺服电机
1、PLC对位置传感器信号的检测,可对抽油机实现上、下冲程变速运动控制,提高泵的充满系数,提高泵效。
2、 PLC对井口处压力传感器信号的检测, 可判断是否有采出液,避免空抽。
3、 PLC对悬绳处拉力传感器信号的检测, 对抽油杆柱和采出液重量进行分析,判断抽油泵是否被卡死。
4、PLC可在抽油机皮带打滑时控制伺服电机立刻停止转动。
5、PLC可在抽油机皮带断裂时控制伺服电机立刻停止转动。
6、可解决所谓的“大马拉小车”的问题。
7、以上参数均可实现物联网络远传。
S7-200抽油机伺服控制实验台
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防喷器(BOP)在用于试油、修井、完井等作业过程中关闭井口,防止井喷事故的发生;防喷器在石油钻井时,安装在井口套管头上,用来控制高压油、气、水可能发生的井喷。当井内油气压力很高时,防喷器应该快速启动。
目前,油田中使用的各种防喷器(单闸板、双闸板、环形、剪断),都是手动或通过手动控制液压与气动执行装置驱动防喷器动作。将泥浆中的甲烷含量、压力和温度等参数传送到PLC中,PLC通过程序运算并与给定值进行比较,利用极限设定值控制防喷器动作。
三、防喷器自动检测与控制技术
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五、智能化油田技术
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智能化油田就是能够全面感知的油田;能够自动操控的油田;能够预测趋势的油田;能够优化决策的油田。智能化油田将借助先进的计算机技术、自动化技术、传感技术和专业的数学模型,建立覆盖整个油田各厂站与业务环节的自动检测、自动控制以及自动处理系统,并建立模型分析系统与专家系统。同时将以上信息通过物联网把所有的设备、物品、传感信息与互联网连接起来,实现智能化识别、控制和管理。实现物理空间与数字空间的无缝连接。