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科普知識
數(shù)據(jù)分類:
PLC可編程控制器

艾默生EV2000系列PLC在磕頭機(jī)中應(yīng)用

發(fā)布日期:2022-04-22 點(diǎn)擊率:61 品牌:艾默生_Emerson

    抽油機(jī)也叫磕頭機(jī),是利用交流異步電動(dòng)機(jī)通過皮帶輪驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)架上減速傳動(dòng)裝置,牽動(dòng)柱塞泵中活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng),將滲透到柱塞中的原油提取出來。其出油產(chǎn)量取決于柱塞泵的沖次數(shù)、滲透情況、漏失時(shí)間以及井下環(huán)境等因數(shù)。以往電機(jī)恒速

運(yùn)行,上下沖程時(shí)間基本相當(dāng)。對于一些滲透情況較差的油井,如上下沖程時(shí)間相等,則其柱塞中液體的飽和度較小,上升時(shí)間過長,漏失時(shí)間大,嚴(yán)重影響產(chǎn)量,增加電耗;另一方面,由于抽油機(jī)的配重不平衡,往復(fù)過程中勢能將以再生反電勢的形式?jīng)_擊電網(wǎng),構(gòu)成內(nèi)耗,污染電網(wǎng),不利于電網(wǎng)的使用。因此原先采用變換電機(jī)主動(dòng)輪的直徑來調(diào)節(jié)沖程的方法使用面非常窄,基于以上原因,我們采用變頻調(diào)速技術(shù),依據(jù)油井的實(shí)際需求改變變頻器的輸出頻率,調(diào)節(jié)抽油機(jī)的沖程次數(shù),改變上下沖程時(shí)間,使設(shè)備運(yùn)行于較佳的參數(shù)設(shè)置下,并以此達(dá)到增產(chǎn)節(jié)能的效果。 
    具體而言:將主動(dòng)輪直徑選到可調(diào)節(jié)的最大值,沖程次數(shù)已超過正常生產(chǎn)所允許的范圍,此時(shí)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率,使磕頭機(jī)運(yùn)行于正常生產(chǎn)的沖程次數(shù),運(yùn)行頻率將小于50HZ,并因此獲得節(jié)能效果;在每一個(gè)沖程中,在柱塞下降的過程中,可減緩下降速度,以便提高滲透時(shí)間,使柱塞管道中滲滿液體,在柱塞上升過程中,提高上升速度,減小漏失時(shí)間,增加出油量,提高效率。我們使用艾默生公司EV2000系列變頻器為例,介紹抽油機(jī)如何實(shí)現(xiàn)以上介紹的變頻調(diào)節(jié)功能,接線圖如上所示:(其中K2、K3為接近開關(guān)
    通過設(shè)定,我們可獲得抽油機(jī)沖次數(shù)和不同的上升、下降時(shí)間,依據(jù)經(jīng)驗(yàn)如我們可以設(shè)定抽油機(jī)上升運(yùn)行頻率為40HZ,下降運(yùn)行頻率為35HZ,則可如下設(shè)定:
    F119=1
    F120=2
    F058=40HZ
    F059=35HZ
    設(shè)定后將K2、K3接近開關(guān)安置在抽油機(jī)配重塊的相關(guān)位置,當(dāng)抽油機(jī)上升運(yùn)動(dòng)開始時(shí),接近開關(guān)K2動(dòng)作,變頻器輸出頻率為40HZ,電機(jī)轉(zhuǎn)速相對較快,當(dāng)抽油機(jī)下降運(yùn)動(dòng)開始時(shí),接近開關(guān)K3動(dòng)作,此時(shí)接近開關(guān)K2停止,變頻器輸出頻率為35HZ,電機(jī)轉(zhuǎn)速相對減慢。抽油機(jī)沖次的調(diào)節(jié)可通過調(diào)節(jié)上升、下降運(yùn)行頻率來獲得調(diào)節(jié)。變頻器運(yùn)行頻率的變化速度可調(diào)節(jié)變頻器加減速時(shí)間1來獲得調(diào)節(jié),因一個(gè)沖程時(shí)間較短,可將加速時(shí)間設(shè)為2秒,減速時(shí)間設(shè)為2秒,即:
    F009=2
    F010=2
    另外由于配重塊的不平衡,在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中,電機(jī)產(chǎn)生反向電勢,反電勢經(jīng)逆變單元反加至濾波電容兩端,變頻器直流側(cè)電壓將上升,為避免變頻器過電壓保護(hù),因此要求依據(jù)變頻器功率型號在直流側(cè)加裝配套的制動(dòng)單元與制動(dòng)電阻,變頻器、制動(dòng)單元與制動(dòng)電阻接線如下:
     安裝制動(dòng)單元后,變頻器直流母線電壓上升到設(shè)定值時(shí),可通過制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻釋放,由制動(dòng)電阻將多余能量吸收,但如調(diào)節(jié)不當(dāng),制動(dòng)單元與制動(dòng)電阻吸收過多的能量對于節(jié)能運(yùn)行是不利的。
    由于抽油機(jī)主要分布在我國北方的野外,冬季氣溫較低,夏天有些地方氣溫較高,而通常變頻器的允許工作環(huán)境溫度為:-10℃~40℃,難以滿足要求,艾默生公司EV2000系列變頻器允許環(huán)境溫度最高可達(dá)50℃,但由于在控制柜內(nèi)要安裝制動(dòng)電阻,因此,柜體內(nèi)夏天溫度會稍高于環(huán)境溫度,建議在控制柜頂部安裝風(fēng)扇,對于北方冬季室外溫度在零下30 ℃以上,此時(shí)變頻器難以保證穩(wěn)定運(yùn)行,因此,建議在控制柜內(nèi)安裝加熱裝置,風(fēng)扇與加熱管的工作情況由溫度檢測儀器來確定。
    由于抽油機(jī)較多處于野外,因此為了保證設(shè)備可靠性,要求變頻器在檢修或損壞時(shí)抽油機(jī)可自動(dòng)切換到工頻運(yùn)行,要求加設(shè)工頻、變頻切換裝置及故障顯示電路,對于故障顯示與變頻、工頻切換我們可利用艾默生公司EV2000系列變頻器的Ta、Tb、Tc端子實(shí)現(xiàn),當(dāng)變頻器正常運(yùn)行時(shí),Ta與Tb之間為常閉,T a與Tc之間為常開;當(dāng)變頻器故障停機(jī)時(shí),Ta與Tb之間為常開,T a與Tc之間為常閉。
    變頻與工頻切換電路可按如下電路接線:
    當(dāng)變頻器正常工作時(shí),指示燈L1亮,當(dāng)變頻器故障時(shí),延時(shí)T后,自動(dòng)切換到工頻,此時(shí)指示燈L2亮,表示變頻器故障,工頻運(yùn)行。對于不許自動(dòng)切換的場合,可在控制回路中延時(shí)繼電器K4的線圈回路中串一轉(zhuǎn)換開關(guān),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、手動(dòng)切換功能選擇。
   抽油機(jī)負(fù)載使用變頻調(diào)速后可實(shí)現(xiàn)如下功能:
    1、變頻器保護(hù)功能齊全,可實(shí)現(xiàn)過壓、過流、欠壓、過載、短路等保護(hù)功能,確保電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行;
    2、實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)功能,使電機(jī)免受大的啟動(dòng)沖擊電流;
    3、節(jié)電運(yùn)行,可提高功率因數(shù);
    4、抽油機(jī)運(yùn)行沖次及每一沖次上下沖程時(shí)間可調(diào),滿足增產(chǎn)、節(jié)能的需要;
    5、可實(shí)現(xiàn)變頻與工頻的自動(dòng)切換,保障設(shè)備的連續(xù)工作;
    6、可實(shí)現(xiàn)后臺啟動(dòng)功能,停電再啟動(dòng)可在后臺實(shí)現(xiàn),無須到抽油機(jī)現(xiàn)場;
    7、變頻器具有通訊功能,可方便實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端集中監(jiān)控,便于檢測設(shè)備運(yùn)行狀況,對抽油機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)端控制。

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