[实用新型]丛式井抽油机变频节能控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种油气开发设备抽油机的控制装置，尤其是涉及一种丛式井抽油机变频节能控制装置。

背景技术

针对游梁式抽油机系统出现的效率低下、耗能大、冲次调节不方便等问题，许多油井和煤层气井使用变频器进行抽油机调速，以实现节能、增产的目的。但由于油田多处于偏远地区，供电电网稳定性比较差，尤其是在电网未铺设到的区域，通常采用柴油发电机或燃气发电机供电，为井场内的抽油机提供动力。当丛式井中有多台抽油机同时出现最大功率输出时，会导致发电机过载停机，影响生产的正常进行。常用的解决方法是采用加大发电机装机容量，由此将增加设备投资。同时，采用变频器进行冲次调节，每台抽油机配备一台变频启动控制柜，由于抽油机每个冲程周期位能或惯性的变化会造成电机出现反发电的现象，再生能量通过与变频器逆变桥IGBT并联的续流二极管的整流作用，反馈到变频器直流母线，导致再生能量只能对直流母线滤波电容器进行充电，致使直流母线电压过高，使得滤波电容器和功率开关器件损坏。为了保护电容器及功率开关器件的安全，还会在变频器直流母线上通过电力电子开关连接一个大功率电阻，将抽油机电机产生的反发电能量通过电阻以热量的形式消耗掉，造成了大量的能源浪费。据估算，我国单是煤层气井就有1万余口，且每年以3000口以上的速度递增，每口井有20%左右的电能通过变频器外接的制动电阻消耗掉了，造成了巨大的能源浪费。

针对以上问题，并根据丛式井平台上一般有3至9口井进行开采这一特点，需要研制一种丛式井抽油机变频节能控制装置，将多口油井的变频器直流母线进行并联，将某一台变频器的回馈能量作为其它变频器的动力，在保证抽油机设定的冲次要求前提下，避免多台抽油机在运行过程中同时达到功率峰值，从而减少因供电电网或发电机受到冲击导致过载停机的故障，降低丛式井井场电网或发电机的装机容量，实现抽油机节能降耗、降低投资。

实用新型内容

为了克服抽油机常规变频控制装置存在的缺陷，满足丛式井抽油机的变频控制要求，降低丛式井抽油机变频控制系统对电网的冲击及装机容量，保证油井和煤层气井抽油机的正常生产，并实现节能效果，本实用新型提供一种丛式井抽油机变频节能控制装置，该装置能够实现一个控制系统对同一井场上多台抽油机进行变频错峰控制。

本实用新型所采用的技术方案是：丛式井抽油机变频节能控制装置包括控制器和与同一井场内每台抽油机对应的变频器，变频器和控制器之间采用实时通讯，变频器的直流母线采用并联，并外接有制动电阻；控制器作为主站，通过对作为从站的变频器的变频参数实时检测及控制，实现同一井场内每台抽油机电机的反发电电能再利用以及抽油机功率错峰控制。

当控制器检测到有设定台数以上的抽油机功率峰值在未来一段时间内将要同时出现的时候，对抽油机的调频优先级、频率增减、调频幅度以及调频范围进行判定，在峰值同时出现之前实现调频控制以错开功率峰值，并在调频后设定的时间内恢复抽油机的频率。

抽油机功率峰值为峰值点或者为一个峰值区间。每台抽油机对应的变频器分别外接制动电阻。变频器的直流母线采用直接并联，或者通过开关或者接触器实现直流母线并联的通断。变频器外接一个独立的制动电阻，并与一个独立的整流单元总成和一个独立的滤波储能电容总成连接。

控制器还联接有人机界面；人机界面用以显示每台抽油机的电流、电压和功率参数以及总电流和总功率信息，并可对需要控制的抽油机台数、调频幅度和调频范围参数进行设定和修改。

丛式井抽油机变频节能控制装置还包括一个控制所述控制装置总电源开关的总空开，和分别控制各个抽油机电源的空开。

本实用新型的有益效果是：控制装置结构合理、简单，一台控制装置可对同一井场上多台抽油机进行变频控制，实现冲次的调节；将每组变频器的直流母线端并联，通过控制器的智能控制，将每台抽油机电机的反发电电能作为其他抽油机电机的动力电能，可极大减少电能浪费；可对井场上多台抽油机进行功率错峰控制，减小抽油机系统对供电电网的冲击，从而降低丛式井的装机容量及故障率。

附图说明

图1是本实用新型设计方案一的硬件基础结构示意图。

图2是本实用新型变频器组控制接线示意图。

图3是本实用新型设计方案二的硬件基础结构示意图。