游梁式抽油機專用電動機控制系統
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及環境具有特殊性，采用現代電子技術對電動機進行智能控制，超高轉差率電動機和高轉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侍統的采油方式之一，也是迄今在采油工程中一直占主導地位的采油方式。現國內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；連續工作在室外環境等特點。因此，用于拖動該設備的電動機及控制系統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
國家發展和改革委員于2005年發布了中華人民共和目石油天然氣行業標準SY/T 6636-2005《游梁式抽油機用電動機規范》，標準推薦超高轉差率電動機和高轉差率電動機作為驅動游梁式抽油機的專用電動機。
超高轉差率電動機和高轉差率電動機的主要特性有兩個：(1)具有較大的堵轉轉矩，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生，減少維修作業費用，提高系統效率。
目前，國內已成功開發了YCCH系列超高轉差率電動機和YCH系列高轉差率電動機（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、環境溫度等因素的影響，電動機生產廠為了在不更換電動機的情況下，實現電動機與負載的合理匹配，電動機設計為多轉矩(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為：(1)起動時，電動機無論在何種轉矩狀態下停機，均應在高轉矩狀態下起動，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負荷情況隨機轉換，達到與抽油機負載的合理匹配，充分發揮軟機械特性的作用，使抽油機系統得到有效保護。
顯然，電動機本身并不具備這種理想工作狀態的控制能力。目前，油田在用電動機各轉矩的切換大部分仍處于人工手動控制狀態，多扭矩輸出（軟機械特性）的優勢不能得到有效發揮。
2控制器的開發
利用59S08AC16單片機（CPU運行****頻率為40 MHz，片內AD轉換精度為10位）開發的數字化智能控制器（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，實現了電動機理想工作狀態的控制。
2.1控制器的主要功能
控制器結構見圖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矩狀態下起動。
(2)智能切換轉矩拴制功能。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，根據采樣值，計算負荷實際所需轉矩值，經過與電動機各檔轉矩對比，選擇電動機的適當輸出轉矩，實現電動機與負載的合理匹配。
(3)控制參數設置功能。控制器設有參數輸入鍵，可方便地將電動機功率（轉矩）、延時自起動時間等參數輸出到控制器中，運行過程中呵進
行修改。
(4)參數顯示功能。可顯示功能和功能參數，在電動機運行過程中，顯示負載電流、故障原因等。 |
