L'unità di pompaggio a trave è un meccanismo di collegamento a quattro barre deformato e le sue caratteristiche strutturali complessive sono simili a quelle di una bilancia. Un'estremità è il carico di pompaggio e l'altra estremità è il carico pesante bilanciato. Per la staffa, se la coppia formata dal carico di pompaggio e dal carico di equilibrio è uguale o varia in modo costante, l'unità di pompaggio può funzionare in modo continuo e ininterrotto con pochissima potenza. Ciò significa che la tecnologia di risparmio energetico dell'unità di pompaggio dipende dal bilanciamento. Minore è il rapporto di bilanciamento, maggiore è la potenza richiesta dal motore elettrico. Poiché il carico di pompaggio varia costantemente e il peso di bilanciamento non può essere completamente coerente con il carico di pompaggio, la tecnologia di risparmio energetico delle unità di pompaggio a trave è molto complessa. Pertanto, si può affermare che la tecnologia di risparmio energetico dell'unità di pompaggio a trave è la tecnologia di bilanciamento.
Introduzione allo stato attuale della trasformazione a frequenza variabile delle travi sospese
Nella situazione effettiva della conversione di frequenza, la maggior parte dei contrappesi delle unità di pompaggio è in realtà fortemente sbilanciata, con conseguente sovracorrente eccessiva, che non solo spreca inutilmente molta energia elettrica, ma minaccia anche seriamente la sicurezza dell'apparecchiatura. Allo stesso tempo, ciò pone anche notevoli difficoltà nell'utilizzo del controllo della velocità tramite convertitore di frequenza: la capacità del convertitore di frequenza viene generalmente selezionata in base alla potenza nominale del motore e sovracorrenti eccessive possono causare la protezione da sovraccarico del convertitore di frequenza, che non può funzionare normalmente.
Inoltre, nella fase iniziale dello sfruttamento del pozzo petrolifero, vi è una grande quantità di petrolio immagazzinato e una sufficiente fornitura di liquido. Per migliorare l'efficienza di recupero del petrolio, è possibile adottare il funzionamento a frequenza fissa per garantire un'elevata produzione di petrolio. Tuttavia, nelle fasi intermedie e successive, a causa della riduzione della capacità di stoccaggio del petrolio, è facile che si verifichi una fornitura di liquido insufficiente. Se il motore continua a funzionare alla frequenza attuale, sprecherà inevitabilmente energia elettrica e causerà perdite inutili. In questa fase, è necessario considerare la situazione di lavoro effettiva e ridurre opportunamente la velocità e la corsa del motore per migliorare efficacemente la velocità di carica.
L'introduzione della tecnologia di conversione di frequenza nel controllo delle unità di pompaggio a trave è di tendenza. La regolazione della velocità a frequenza variabile fa parte della regolazione continua della velocità, che determina la frequenza di lavoro del motore in base all'entità della sua corrente di lavoro. Ciò consente una comoda regolazione della corsa dell'unità di pompaggio in base alle variazioni delle condizioni del pozzo, ottenendo un risparmio energetico e migliorando il fattore di potenza della rete elettrica. L'applicazione della tecnologia di controllo a conversione di frequenza vettoriale può garantire bassa velocità ed elevata coppia in uscita, e la velocità può essere regolata in modo fluido e ampio. Allo stesso tempo, il convertitore di frequenza dispone di funzioni complete di protezione del motore, come cortocircuito, sovraccarico, sovratensione, sottotensione e stallo, che possono proteggere efficacemente il motore e le apparecchiature meccaniche, garantire che l'apparecchiatura funzioni a una tensione di sicurezza e presentare numerosi vantaggi come un funzionamento regolare e affidabile, un fattore di potenza migliorato, ecc. È una soluzione ideale per la trasformazione delle apparecchiature di produzione petrolifera. Le soluzioni principali attuali sono le seguenti:
Opzione 1: Azionamento a frequenza variabile con unità di frenatura a consumo energetico
Questo metodo è relativamente semplice, ma la sua efficienza operativa è bassa. Ciò è dovuto principalmente al feedback dell'energia generata dal motore durante la fase di discesa durante il funzionamento a velocità costante. Quando si utilizza un convertitore di frequenza tradizionale, l'ingresso è raddrizzato a diodo e l'energia non può fluire nella direzione opposta. La parte di energia elettrica sopra descritta non ha un percorso per tornare alla rete e deve essere consumata localmente tramite resistenze. Per questo motivo è necessario utilizzare unità di frenatura ad alto consumo energetico, il che si traduce direttamente in un elevato consumo energetico e in una bassa efficienza complessiva.
Svantaggi: bassa efficienza energetica e necessità di installare unità di frenatura e resistori di frenatura.
Opzione 2: Azionamento a frequenza variabile con controllo dell'unità di feedback
Per restituire l'energia rigenerata e migliorarne l'efficienza, è possibile utilizzare un dispositivo di feedback energetico per reimmetterla nella rete elettrica. In questo modo, il sistema diventa più complesso e l'investimento è maggiore. Il cosiddetto dispositivo di feedback energetico è in realtà un inverter attivo. Installando un convertitore di frequenza con un'unità di feedback energetico, gli utenti possono determinare il flusso, la velocità e la produzione di liquido dell'unità di pompaggio in base al livello del liquido e alla pressione del pozzo petrolifero, riducendo il consumo energetico e migliorando l'efficienza della pompa. Ciò riduce l'usura delle apparecchiature, prolunga la durata utile, raggiunge un'elevata efficienza, un risparmio energetico e costi contenuti, e realizza un funzionamento automatizzato in condizioni di massimo risparmio energetico. Tuttavia, a causa della modalità di funzionamento del convertitore di frequenza e del dispositivo di feedback, l'utilizzo di un sistema di feedback energetico causa un significativo inquinamento armonico sul lato dell'alimentazione, con conseguente significativa riduzione della qualità della rete elettrica.
Svantaggi: Richiede l'installazione di dispositivi di feedback, il che è costoso e causa un notevole inquinamento della rete elettrica.
Attraverso un'analisi approfondita del processo di pompaggio a trave sospesa, è stata adottata una logica software dedicata basata sul processo di controllo dell'unità di pompaggio a trave sospesa e un doppio controllo a circuito chiuso di energia e potenza per ottenere una regolazione continua e fluida della frequenza di uscita, eliminare il controllo di coppia negativa ed evitare il feedback dell'energia cinetica del motore e l'elevata tensione del bus. Inoltre, si è raggiunto l'obiettivo di eliminare l'unità di frenatura e il dispositivo di feedback dell'energia, evitando i vari inconvenienti dei tradizionali schemi di conversione di frequenza.
L'idea di controllo fondamentale di questo schema è il controllo della potenza di uscita costante. Il convertitore di frequenza si basa su una modalità di controllo PID con un anello di potenza di uscita costante. Regolando la frequenza di uscita, è possibile ottenere un controllo della potenza di uscita costante, che può ridurre efficacemente la potenza di uscita media, ottenere un risparmio energetico efficace e proteggere il meccanismo dell'unità di pompaggio, soddisfacendo al contempo i requisiti di impulso. In altre parole, il convertitore di frequenza non ha bisogno di impostare una frequenza operativa specifica e la frequenza di uscita effettiva viene regolata automaticamente tramite PID ad anello chiuso. Durante la discesa, a causa dell'elevata inerzia del carico, quando la velocità sincrona è inferiore alla velocità del motore, il motore genera elettricità e la coppia di uscita del convertitore di frequenza è negativa. In questo momento, il convertitore di frequenza aumenta automaticamente la frequenza di uscita per eliminare la coppia negativa ed evitare che il motore si trovi in stato di generazione. Durante la salita, l'energia potenziale viene completamente convertita in energia cinetica. In questo momento, la velocità è massima e l'inerzia è massima. Il motore decelera per eseguire la corsa di salita. Quando la velocità è bassa, il convertitore di frequenza funziona in modalità di regolazione PID con potenza di uscita costante. In questo momento, il convertitore di frequenza aumenta automaticamente la velocità di salita per completare l'azione di salita.
Durante l'intero processo di controllo, è noto che il motore non è in stato di generazione, quindi non è necessario installare un'unità di frenatura e un dispositivo di feedback RBU. Nel frattempo, durante l'intero processo di corsa, la corsa di discesa è lenta e può essere immersa una maggiore quantità di olio; la corsa di salita è rapida, riducendo le perdite di olio: la produzione di olio aumenta notevolmente.
Vantaggi: Non è necessario installare dispositivi di consumo energetico o di feedback, costi inferiori; E processo di estrazione dell'olio ottimizzato, migliorando notevolmente l'efficienza complessiva della macchina; La tensione del bus del convertitore di frequenza è stabile, il consumo di calore complessivo è basso e la stabilità complessiva è migliore. Caratteristiche tecniche:
Specifico per il settore: basato sulla logica software del processo di controllo dell'unità di pompaggio del fascio, consente di ottenere soluzioni realmente specifiche e all'avanguardia per il settore.
Selezione ad alta affidabilità: i componenti chiave provengono tutti da noti marchi nazionali ed esteri, garantendo così la stabilità e l'affidabilità dei componenti.
◆ Progettazione ad alta ridondanza: attraverso calcoli rigorosi e verifiche sperimentali, i componenti chiave sono progettati con ampi margini per garantire la stabilità a lungo termine dell'intera macchina in ambienti petroliferi difficili.
Controllo vettoriale ottimizzato: controllo vettoriale senza feedback di velocità leader a livello nazionale con coppia elevata a bassa frequenza e risposta di coppia rapida.
◆ Funzione di limitazione della corrente e della tensione del software: buona limitazione della tensione e della corrente, che limita efficacemente i parametri di controllo chiave per ridurre il rischio di guasto dell'inverter.
Elevata adattabilità ambientale: con un elevato punto di surriscaldamento complessivo, un design indipendente del condotto dell'aria e un trattamento di verniciatura a tre strati più spesso, è più adatto al funzionamento a lungo termine nei giacimenti petroliferi all'aperto.
◆ Funzione di riavvio con monitoraggio della velocità: consente un avvio fluido dei motori rotanti senza impatto
◆ Funzione di regolazione automatica della tensione: quando la tensione di rete cambia, può mantenere automaticamente una tensione di uscita costante
Protezione completa dai guasti: sovracorrente, sovratensione, sottotensione, sovratemperatura, perdita di fase, sovraccarico e altre funzioni di protezione