Unit pompa balok gantung tradisional mengadopsi operasi kecepatan konstan dengan penambahan unit pengereman atau skema umpan balik energi, yang memiliki kekurangan signifikan dalam hal konsumsi energi dan biaya. Artikel ini memperkenalkan penerapan sistem kontrol elektronik dengan konverter frekuensi seri Dongli Kechuang CT100 sebagai inti pada unit pompa ladang minyak, dan mengusulkan skema baru kontrol loop tertutup ganda energi dan daya, yang lebih efisien dan hemat biaya.
Aplikasi konverter frekuensi Dongli Kechuang CT100 pada unit pemompaan balok gantung
Unit pompa balok gantung tradisional mengadopsi operasi kecepatan konstan dengan penambahan unit pengereman atau skema umpan balik energi, yang memiliki kekurangan signifikan dalam hal konsumsi energi dan biaya. Artikel ini memperkenalkan penerapan sistem kontrol elektronik dengan konverter frekuensi seri Dongli Kechuang CT100 sebagai inti pada unit pompa ladang minyak, dan mengusulkan skema baru kontrol loop tertutup ganda energi dan daya, yang lebih efisien dan hemat biaya.
Perkenalan
Sebagian besar ladang minyak di negara kita merupakan ladang minyak berenergi rendah dan berproduksi rendah, berbeda dengan ladang minyak asing yang memiliki kemampuan injeksi mandiri yang kuat. Sebagian besar minyak perlu diinjeksikan ke dalam sumur dengan injeksi air dan diangkat dari formasi dengan mesin pompa (mesin perkusi). Di Tiongkok, mengganti minyak dengan air dan minyak dengan listrik saat ini merupakan realitas ladang minyak, dan konsumsi listrik menyumbang proporsi yang cukup besar dari biaya ekstraksi minyak di negara kita. Oleh karena itu, industri minyak sangat mementingkan penghematan listrik, dan penghematan konsumsi listrik berarti secara langsung mengurangi biaya ekstraksi minyak.
Solusi hemat energi untuk unit pompa adalah dengan menggunakan konverter frekuensi untuk memodifikasi sistem penggerak motornya. Setelah beralih ke konverter frekuensi untuk unit pompa, terdapat beberapa manfaat:
(1) Meningkatkan faktor daya: Faktor daya sisi input dapat ditingkatkan dari 0,25-0,5 asli menjadi di atas 0,9, sangat mengurangi arus catu daya, sehingga mengurangi beban pada jaringan listrik dan transformator, mengurangi kerugian saluran, dan menghemat banyak biaya "ekspansi kapasitas".
(2) Meningkatkan efisiensi operasional: Kecepatan ekstraksi dapat disesuaikan secara dinamis sesuai dengan kapasitas pasokan cairan aktual sumur minyak, yang tidak hanya mencapai tujuan penghematan energi, tetapi juga meningkatkan produksi minyak mentah, sangat meningkatkan efisiensi sistem.
(3) 'Soft start' yang sesungguhnya telah tercapai: menghindari dampak mekanis yang berlebihan pada motor listrik, kotak roda gigi, dan unit pompa, sehingga memperpanjang masa pakai peralatan, mengurangi waktu henti, dan meningkatkan efisiensi produksi.
Namun, ada juga beberapa masalah yang perlu ditangani saat menggunakan konverter frekuensi untuk motor unit pompa, terutama masalah arus lonjakan dan penanganan energi regeneratif, yang akan dianalisis secara terpisah di bawah ini.
Pengenalan situasi terkini unit pompa balok gantung
Pengantar Mekanisme Mekanik Unit Pompa Balok Gantung
Unit pompa balok terutama terdiri dari empat bagian:
(1) Bagian balok: kepala keledai, balok, balok silang, balok ekor, batang penghubung, blok keseimbangan (unit pompa keseimbangan komposit)
(2) Bagian braket: dudukan bantalan balok silang, tangga kerja, cincin pelindung, platform operasi, braket.
(3) Bagian peredam: alas, dudukan silinder peredam, peredam, poros engkol, penyeimbang, rem dan komponen lainnya.
(4) Bagian distribusi daya: basis motor, motor, kotak distribusi, dll.
Shenzhen Dongli Sci Tech Inovasi Teknologi Co., Ltd
1. Alas; 2-Braket; 3-Perangkat tali suspensi; 4- Kepala keledai; 5-Balok; 6-Dudukan bantalan balok; 7-Balok silang; 8-Batang penghubung; 9-Perangkat pin engkol; 10-Perangkat engkol; 11- Pereduksi; 12. Perangkat pengaman rem; 13-Perangkat pengereman; 14-Motor listrik; 15-Kotak distribusi.
Seperti yang ditunjukkan pada gambar, unit pompa balok adalah mekanisme hubungan empat batang yang mengalami deformasi, dan karakteristik struktural keseluruhannya seperti keseimbangan. Salah satu ujungnya adalah beban pompa, dan ujung lainnya adalah beban berat yang seimbang. Untuk braket, jika torsi yang dibentuk oleh beban pompa dan beban keseimbangan sama atau berubah secara konsisten, maka unit pompa dapat bekerja terus menerus dan tanpa gangguan dengan daya yang sangat kecil. Artinya, teknologi hemat energi unit pompa tergantung pada keseimbangan. Semakin rendah rasio keseimbangan, semakin besar daya yang dibutuhkan dari motor listrik. Karena beban pompa terus berubah, dan berat keseimbangan tidak dapat sepenuhnya konsisten dengan beban pompa, hal itu membuat teknologi hemat energi unit pompa balok menjadi sangat kompleks. Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa teknologi hemat energi unit pompa balok adalah teknologi penyeimbangan.
Pengantar Status Saat Ini Transformasi Frekuensi Variabel Balok Tersuspensi
Dari situasi aktual transformasi konversi frekuensi, sebagian besar penyeimbang unit pompa sebenarnya sangat tidak seimbang, mengakibatkan arus lonjakan berlebih, yang tidak hanya membuang banyak energi listrik secara tidak perlu, tetapi juga sangat mengancam keselamatan peralatan. Di saat yang sama, hal ini juga menimbulkan kesulitan besar dalam penggunaan kontrol kecepatan konverter frekuensi: kapasitas konverter frekuensi umumnya dipilih berdasarkan daya pengenal motor, dan arus lonjakan berlebih dapat menyebabkan proteksi kelebihan beban pada konverter frekuensi, sehingga tidak dapat beroperasi secara normal.
Selain itu, pada tahap awal eksploitasi sumur minyak, terdapat cadangan minyak yang besar dan pasokan cairan yang memadai. Untuk meningkatkan efisiensi, operasi frekuensi daya dapat digunakan untuk memastikan produksi minyak yang tinggi. Namun, pada tahap pertengahan dan selanjutnya, akibat penurunan kapasitas cadangan minyak, pasokan cairan mudah menjadi tidak mencukupi. Jika motor masih beroperasi dalam kondisi frekuensi daya, niscaya akan terjadi pemborosan energi listrik dan kerugian yang tidak perlu. Pada saat ini, perlu mempertimbangkan kondisi kerja aktual dan mengurangi kecepatan dan langkah motor secara tepat untuk meningkatkan laju pengisian secara efektif.
Pengantar Solusi Konversi Frekuensi Tradisional
Pengenalan teknologi konversi frekuensi ke dalam kendali unit pompa balok sedang menjadi tren. Pengaturan kecepatan frekuensi variabel termasuk dalam pengaturan kecepatan stepless, yang menentukan frekuensi kerja motor berdasarkan besarnya arus kerjanya. Hal ini memungkinkan penyesuaian langkah unit pompa yang nyaman sesuai dengan perubahan kondisi sumur, mencapai konservasi energi, dan meningkatkan faktor daya jaringan listrik. Penerapan teknologi kontrol konversi frekuensi vektor dapat memastikan output torsi tinggi dan kecepatan rendah, serta kecepatan dapat disesuaikan secara halus dan luas. Pada saat yang sama, konverter frekuensi memiliki fungsi proteksi motor yang lengkap, seperti hubung singkat, beban lebih, tegangan lebih, tegangan kurang, dan stall, yang secara efektif dapat melindungi motor dan peralatan mekanis, memastikan peralatan beroperasi pada tegangan aman, dan memiliki banyak keunggulan seperti pengoperasian yang lancar dan andal, serta faktor daya yang lebih baik. Ini merupakan solusi ideal untuk transformasi peralatan produksi minyak. Solusi arus utama saat ini adalah sebagai berikut:
Inverter dengan unit pengereman konsumsi energi
Metode ini relatif sederhana, tetapi efisiensi operasionalnya rendah. Hal ini terutama disebabkan oleh umpan balik energi yang dihasilkan motor selama langkah turun (downstroke) pada operasi kecepatan konstan. Saat menggunakan konverter frekuensi biasa, input disearahkan melalui dioda, sehingga energi tidak dapat mengalir ke arah sebaliknya. Bagian energi listrik di atas tidak memiliki jalur untuk mengalir kembali ke jaringan dan harus dikonsumsi secara lokal menggunakan resistor. Oleh karena itu, unit pengereman yang boros energi harus digunakan, yang secara langsung menyebabkan konsumsi energi yang tinggi dan efisiensi keseluruhan yang rendah.
Kekurangan: Efisiensi energi rendah dan perlunya memasang unit pengereman dan resistor pengereman.
Inverter dengan kontrol unit umpan balik
Untuk memberikan umpan balik pada energi yang dihasilkan dan meningkatkan efisiensi, perangkat umpan balik energi dapat digunakan untuk memberikan umpan balik energi yang dihasilkan ke jaringan listrik. Dengan cara ini, sistem menjadi lebih kompleks dan investasinya lebih tinggi. Apa yang disebut perangkat umpan balik energi sebenarnya adalah inverter aktif. Dengan memasang konverter frekuensi dengan unit umpan balik energi, pengguna dapat menentukan pembilasan, kecepatan, dan produksi cairan unit pompa berdasarkan level cairan dan tekanan sumur minyak, mengurangi konsumsi energi dan meningkatkan efisiensi pompa; Mengurangi keausan peralatan, memperpanjang masa pakai, mencapai efisiensi tinggi, hemat energi, dan biaya rendah, dan mewujudkan operasi otomatis dalam kondisi hemat energi maksimum. Namun, karena mode kerja konverter frekuensi dan perangkat umpan balik, penggunaan skema umpan balik energi menyebabkan polusi harmonik yang signifikan pada ujung catu daya, yang mengakibatkan penurunan kualitas jaringan listrik yang signifikan.
Kekurangan: Memerlukan pemasangan perangkat umpan balik, yang mahal dan menimbulkan polusi signifikan pada jaringan listrik.
Pengantar Solusi Konversi Frekuensi Seri Dongli Sci Tech CT100
Mengingat berbagai kelemahan skema transformasi konversi frekuensi tradisional, Shenzhen Dongli Sci Tech Innovation Technology Co., Ltd. telah melakukan penelitian mendalam terhadap proses unit pemompaan balok gantung, mengadopsi logika perangkat lunak khusus berdasarkan proses kontrol unit pemompaan balok gantung, dan menerapkan kontrol loop tertutup ganda untuk energi dan daya guna mencapai penyesuaian frekuensi keluaran yang kontinu dan lancar, menghilangkan kontrol torsi negatif, serta menghindari umpan balik energi kinetik motor dan tegangan bus yang tinggi. Lebih lanjut, tujuan untuk menghilangkan unit pengereman dan perangkat umpan balik energi tercapai, sehingga menghindari berbagai kelemahan skema transformasi konversi frekuensi tradisional.
Konsep kendali inti dari skema ini adalah kendali keluaran konstan. Konverter frekuensi didasarkan pada mode kendali PID dengan loop keluaran konstan. Dengan menyesuaikan frekuensi keluaran, kendali keluaran konstan dapat dicapai, yang secara efektif dapat mengurangi daya keluaran rata-rata, mencapai penghematan energi yang efektif, dan melindungi mekanisme unit pompa sekaligus memenuhi persyaratan impuls. Dengan kata lain, konverter frekuensi tidak perlu mengatur frekuensi operasi tertentu, dan frekuensi keluaran aktual secara otomatis disesuaikan melalui loop tertutup PID. Selama langkah turun, karena inersia beban yang besar, ketika kecepatan sinkron lebih rendah dari kecepatan motor, motor menghasilkan listrik, dan torsi keluaran konverter frekuensi bernilai negatif. Pada saat ini, konverter frekuensi secara otomatis meningkatkan frekuensi keluaran untuk menghilangkan torsi negatif dan mencegah motor berada dalam kondisi pembangkitan. Selama langkah naik, energi potensial sepenuhnya diubah menjadi energi kinetik. Pada saat ini, kecepatan dan inersia maksimum terjadi, dan motor melambat untuk melakukan langkah naik. Saat kecepatan rendah, konverter frekuensi bekerja dalam mode pengaturan PID keluaran konstan, dan secara otomatis meningkatkan kecepatan langkah naik untuk menyelesaikan aksi langkah naik. Melalui seluruh proses kontrol, diketahui bahwa motor belum dalam keadaan pembangkitan, sehingga tidak perlu memasang unit pengereman dan perangkat umpan balik RBU. Sementara itu, selama seluruh proses langkah, langkah turun berlangsung lambat dan lebih banyak oli dapat terendam; langkah naik yang cepat, mengurangi kebocoran oli: meningkatkan produksi oli secara signifikan.
Keunggulan: Tidak perlu memasang perangkat konsumsi energi atau umpan balik, serta proses ekstraksi minyak dioptimalkan, sehingga efisiensi keseluruhan meningkat drastis.
Pengantar Konversi Frekuensi Seri Dongli Sci Tech CT100
Konverter frekuensi CT100 dari Shenzhen Dongli Kechuang Technology Co., Ltd. didasarkan pada sistem kontrol DSP dan mengadopsi teknologi kendali vektor bebas PG terkemuka di dalam negeri, dikombinasikan dengan berbagai metode proteksi, yang dapat diaplikasikan pada motor asinkron dan memberikan performa penggerak yang sangat baik. Produk ini telah meningkatkan kegunaan dan adaptasi lingkungan pelanggan secara signifikan dalam hal desain saluran udara, konfigurasi perangkat keras, dan fungsionalitas perangkat lunak.
Fitur Teknis
Khusus industri: Berdasarkan logika perangkat lunak dari proses kontrol unit pemompaan balok, solusi ini benar-benar mencapai solusi khusus dan terdepan di industri.
Pemilihan keandalan tinggi: Semua komponen utama berasal dari merek dalam dan luar negeri yang terkenal, memastikan stabilitas komponen yang andal dan dapat diandalkan.
◆ Desain redundansi besar: Melalui perhitungan yang ketat dan verifikasi eksperimental, komponen-komponen utama dirancang dengan margin besar untuk memastikan integritas seluruh mesin di ladang minyak
Stabilitas jangka panjang dalam lingkungan yang buruk.
Pengendalian vektor yang dioptimalkan: pengendalian vektor bebas umpan balik kecepatan terdepan di dalam negeri dengan torsi frekuensi rendah yang tinggi dan respons torsi yang cepat.
◆ Fungsi pembatasan arus dan tegangan perangkat lunak: Pembatasan tegangan dan arus yang baik, secara efektif membatasi parameter kontrol utama untuk mengurangi risiko kegagalan inverter.
Daya adaptasi lingkungan yang kuat: Dengan titik panas berlebih secara keseluruhan yang tinggi, desain saluran udara independen, dan perawatan cat tiga bukti yang menebal, lebih cocok untuk operasi jangka panjang di ladang minyak luar ruangan.
◆ Fungsi restart pelacakan kecepatan: mencapai permulaan motor yang berputar dengan mulus tanpa benturan
◆ Fungsi penyesuaian tegangan otomatis: Ketika tegangan jaringan berubah, secara otomatis dapat mempertahankan tegangan keluaran yang konstan
Perlindungan kesalahan komprehensif: arus lebih, tegangan lebih, tegangan kurang, suhu lebih, kehilangan fase, kelebihan beban, dan fungsi perlindungan lainnya
Kesimpulan
Mengingat berbagai kekurangan mode aplikasi konversi frekuensi tradisional pada unit pompa balok, perbaikan berkelanjutan pada skema kontrol transformasi konversi frekuensi tidak dapat dihindari. Shenzhen Dongli Sci Tech Innovation Technology Co., Ltd. akan memimpin transformasi industri dengan solusi kontrol inovatifnya. Di saat yang sama, stabilitas perangkat lunak dan perangkat keras yang andal dari konverter frekuensi seri CT100 juga memastikan pengalaman pengguna yang sangat hemat biaya bagi pelanggan.