[实用新型]中压潜油电泵智能磁控无级调压启动控制装置

说明书

一、技术领域：本实用新型涉及一种中压潜油电泵智能磁控无级调压启动控制装置。

二、背景技术：电潜泵的启动方法有多种，如传统的有级调压启动方法有：星/角变换启动，自耦变压器启动，串连电抗器启动等等。无级调压启动方法有：液阻软启动、晶闸管软启动、变频启动等。电潜泵主要启动方法的特点如下：

1、液阻软启动：液阻是一种由电解液形成的电阻，它导电的本质是离子导电。它的阻值正比于相对的二块电极板的距离，反比于电解液的电导率，极板距离和电导率都便于控制。液阻的热容量大。液阻软启动有以下缺点：一是液阻箱容积大；二是移动极板需要有一套伺服机构，难以实现启动方式的多样化；三是液阻软启动维护周期短；四是液阻软启动装置不适合于置放在易结冰或颠簸的现场。

2、晶闸管软启动：目前在低压(380伏)范围内，晶闸管软启动产品价格已经下降到液阻软启动的大约2倍。而其主要性能却优于液阻软启动。与液阻软启动相比，它具有体积小、结构紧凑，功能齐全，菜单丰富，启动重复性好，保护周全等优点。晶闸管软启动产品的缺点有：一是高压产品的价格太高；二是晶闸管引起的高次谐波较严重；三是故障率高；尤其是中压软启动，在潜油电泵控制中，一般启动几次就损坏了。

3、变频启动通过改变供电电源的频率，启动时，使潜油电机从零转速开始，无级升到额定转速，达到限制启动电流的目的。目前在油田电泵井试用过的变频启动器有两种形式：一是直接使用中压变频器；二是由升压变压器、降压变压器和低压变频器组成的变频启动器。变频器的最大优势是调速，而仅仅应用在电潜泵的启动上，难以发挥其主要作用，所以，无论使用什么形式的变频启动，都存在造价太高，一次投资大的缺点。从油田电泵井曾经使用或正在使用的启动控制器看，晶闸管软启动在使用了一段时间后，由于自身故障率高，经常造成电泵井的启动失败而逐渐淘汰；变频软启动由于价格太高很难推广。

目前，油田已进入高含水开发后期，大量采用电动潜油离心泵(简称电潜泵)提液上产成为一个重要的开发特点。随着电潜泵井的增多及电潜泵的工作环境特殊，由于它或由它引起的故障将对生产带来很大的影响，电潜泵在使用和维护的过程中，主要存在以下问题：耗能较大：电潜泵的功率一般在100KW左右。自身造价高：一套电泵机组至少十几万元。故障后的作业费用高：电泵出故障后，维修费用可高达十几万元。造成电潜泵故障的原因有多种，其中电潜泵的电机轴、泵轴、供电电缆这三项的损坏事故，可占电潜泵机组故障总数的50％，这些损坏除了制造使用的原因外，还与电潜泵的结构特点和启动条件有关，而频繁工频启动电潜泵是故障频繁发生的主要原因，电潜泵在工频启动时，具有以下缺点：

1、启动电流大：瞬时启动电流约为额定工作电流的5～7倍，对电缆和电动机的冲击较大。如果电缆、电动机使用年限较长，或本身存在质量缺陷，绝缘较差，就很容易发生电缆击穿或电动机烧毁。

2、电机电缆压降大：启动时电机电缆的反压较高，使绝缘性能降低，每次开机都会使电泵机组寿命大打折扣。

3、机械冲击大：工频启动时，启动钮矩瞬间加到电潜泵轴上，对电潜泵的机械冲击大，影响了电潜泵的使用寿命。

三、发明内容：本实用新型的目的在于提供一种能够延长潜油电泵的维修周期，延长电泵油井的开采寿命，提高单井产量，降低单井生产成本的潜油电泵智能磁控无级调压启动控制装置。

中压潜油电泵智能磁控无级调压启动控制装置包括磁控软启动装置，通过串连在电机供电回路的一个电抗值可平滑调节的三相电抗器实现无级调压启动，磁控软启动包括磁饱和铁芯电抗，磁饱和电抗器包括具有串在三相电动机定子进线侧的交流绕组，还包括有控制铁芯饱和程度的直流绕组，交流绕组每相采用了2个交流绕组，它们在直流绕组上的感应电势是反极性的，磁控软启动装置为电流反馈闭环控制，来实现恒流软启动、带有限初始脉冲电流冲击的软启动、斜坡电压启动，也可以实现软停止，磁饱和电抗器冷却方式为空气自然冷却。由PLC控制磁控软启动。还包括磁控电抗器调节器，其包括直流控制线圈、智能可控整流模块、模块保护电路，直流控制线圈负责给磁控电抗器加直流励磁使其逐渐饱和，降低磁控电抗器的电压；智能可控整流模块由控制中心控制其输出直流电压，从而改变直流线圈的励磁电流，达到控制电抗器饱和。控制中心采用工业PLC控制。