ビームポンプユニットは変形4リンク機構であり、その全体的な構造特性は天秤のようなものです。一端はポンプ負荷であり、他端はバランスの取れた重い負荷です。ブラケットにとって、ポンプ負荷と平衡負荷によって形成されるトルクが等しいか、または一貫して変化する場合、ポンプユニットは非常に少ない電力で連続的に中断なく動作できます。つまり、ポンプユニットの省エネ技術はバランスに依存しています。バランス比が低いほど、電動モーターに必要な電力が大きくなります。ポンプ負荷は常に変化しており、バランスウェイトはポンプ負荷と完全に一致できないため、ビームポンプユニットの省エネ技術は非常に複雑になります。したがって、ビームポンプユニットの省エネ技術はバランス技術であると言えます。
吊りビーム可変周波数変換の現状の紹介
周波数変換の実際の状況を見ると、ポンプユニットのカウンターウェイトの大部分は深刻なアンバランス状態にあり、その結果、過大なサージ電流が発生しています。これは大量の電気エネルギーを不必要に浪費するだけでなく、設備の安全性を深刻に脅かしています。同時に、周波数変換器の速度制御にも大きな困難をもたらします。周波数変換器の容量は通常、モーターの定格出力に基づいて選択されますが、過大なサージ電流は周波数変換器の過負荷保護を引き起こし、正常に動作しなくなる可能性があります。
また、油井開発の初期段階では、油の貯蔵量が多く、液体供給も十分であるため、油回収効率を向上させるために固定周波数運転を採用することで高い油量を確保できます。しかし、中期以降になると、貯蔵油量の低下により液体供給不足が発生しやすくなります。モーターを現在の周波数状態で運転し続けると、必然的に電気エネルギーを無駄にし、不要な損失が発生します。このとき、実際の作業状況を考慮し、モーターの回転速度とストロークを適切に下げることで、充電率を効果的に向上させる必要があります。
ビームポンプユニットの制御に周波数変換技術を導入することがトレンドとなっています。可変周波数速度制御は無段階速度制御に属し、モータの動作電流の大きさに基づいてモータの動作周波数を決定します。これにより、坑井条件の変化に応じてポンプユニットのストロークを便利に調整でき、省エネと電力網の力率向上を実現します。ベクトル周波数変換制御技術を適用することで、低速・高トルク出力を確保し、スムーズかつ広範囲な速度調整が可能です。同時に、周波数変換器は、短絡、過負荷、過電圧、不足電圧、失速などの完全なモータ保護機能を備えており、モータと機械設備を効果的に保護し、機器が安全な電圧で動作することを保証し、スムーズで信頼性の高い操作、力率の向上など、多くの利点があります。石油生産設備の改造に理想的なソリューションです。現在主流のソリューションは次のとおりです。
オプション1: エネルギー消費ブレーキユニットを備えた可変周波数ドライブ
この方法は比較的シンプルですが、運転効率は低くなります。これは主に、定速運転時の下降ストローク時にモータが生成したエネルギーをフィードバック制御するためです。通常の周波数変換器を使用する場合、入力はダイオード整流されるため、エネルギーは逆方向に流れません。そのため、上方に流れた電気エネルギーは系統に還流する経路がなく、抵抗器を用いて局所的に消費する必要があります。そのため、エネルギーを消費するブレーキユニットを使用する必要があり、これがエネルギー消費量の増加と全体効率の低下に直接つながります。
デメリット: エネルギー効率が低く、ブレーキユニットとブレーキ抵抗器を設置する必要があります。
オプション2: フィードバックユニット制御を備えた可変周波数ドライブ
回生エネルギーをフィードバックして効率を向上させるために、エネルギーフィードバック装置を使用して回生エネルギーを電力網にフィードバックすることができます。このようにして、システムはより複雑になり、投資額も高くなります。いわゆるエネルギーフィードバック装置は、実際にはアクティブインバータです。エネルギーフィードバック装置を備えた周波数変換器を設置することで、ユーザーは油井の液位と圧力に基づいてポンプ装置のフラッシング、速度、液体生産量を決定し、エネルギー消費を削減し、ポンプ効率を向上させることができます。機器の摩耗を減らし、耐用年数を延ばし、高効率、省エネ、低コストを実現し、最大の省エネ条件下での自動運転を実現します。ただし、周波数変換器とフィードバック装置の動作モードにより、エネルギーフィードバック方式を使用すると、電源端で重大な高調波汚染が発生し、電力網の品質が大幅に低下します。
デメリット: フィードバック デバイスの設置が必要であり、コストがかかり、電力網に大きな汚染を引き起こします。
懸垂ビームポンプユニットのプロセスを徹底的に調査し、懸垂ビームポンプユニットの制御プロセスに基づく専用のソフトウェアロジックを採用し、エネルギーと電力の二重閉ループ制御により、出力周波数の連続的かつスムーズな調整を実現し、負のトルク制御を排除し、モーターの運動エネルギーと高バス電圧のフィードバックを回避します。さらに、ブレーキユニットとエネルギーフィードバック装置を廃止するという目標を達成し、従来の周波数変換変換方式のさまざまな欠点を回避します。
この方式の中核となる制御思想は、定出力制御である。周波数変換器は、定出力ループを備えたPID制御モードに基づいている。出力周波数を調整することで、定出力制御を実現し、平均出力を効果的に低減し、効果的な省エネを実現し、インパルス要件を満たしながらポンプユニット機構を保護することができる。つまり、周波数変換器は特定の動作周波数を設定する必要がなく、PID閉ループによって実際の出力周波数が自動的に調整される。下降ストローク中、負荷の大きな慣性により、同期速度がモータ速度よりも低い場合、モータは発電し、周波数変換器の出力トルクは負になる。このとき、周波数変換器は自動的に出力周波数を上昇させ、負のトルクを排除し、モータが発電状態になることを回避します。上昇ストローク中は、位置エネルギーが完全に運動エネルギーに変換されます。このとき、速度は最高速度となり、慣性は最大となる。モータは減速して上昇動作を行う。速度が低い場合、周波数変換器は一定の出力電力でPID制御モードで動作します。このとき、周波数変換器は自動的に上昇速度を上げて上昇動作を完了します。
制御プロセス全体を通して、モーターが発電状態になっていないことが分かっているため、ブレーキユニットやRBUフィードバック装置を設置する必要はありません。また、ストロークプロセス全体を通して、下降ストロークはゆっくりとしており、より多くのオイルを浸漬できます。上昇ストロークは速く、オイル漏れを低減することで、オイル生産量を大幅に増加させます。
利点：エネルギー消費やフィードバック装置の設置が不要で、コストを削減できます。また、油抽出プロセスを最適化し、機械全体の効率を大幅に向上させます。周波数変換器のバス電圧が安定し、全体的な熱消費量が少なく、全体的な安定性が向上します。技術的特徴：
業界固有: ビーム ポンピング ユニット制御プロセスのソフトウェア ロジックに基づいて、真に業界固有の最先端のソリューションを実現します。
高い信頼性の選択: 主要コンポーネントはすべて国内外の有名ブランドのものであり、コンポーネントの信頼性と安定性を保証します。
◆ 大規模な冗長設計：厳密な計算と実験検証を通じて、主要コンポーネントは大きな余裕を持って設計され、過酷な油田環境でも機械全体の長期安定性を確保します。
最適化されたベクトル制御：国内トップクラスの速度フィードバックフリーベクトル制御で、低周波トルクが高く、トルク応答が速いです。
◆ ソフトウェア電流および電圧制限機能: 優れた電圧および電流制限により、主要な制御パラメータを効果的に制限し、インバータの故障のリスクを軽減します。
強力な環境適応性: 全体的な過熱点が高く、独立した空気ダクト設計と厚くなった三層防水塗装処理により、屋外油田での長期運転に適しています。
◆ 速度追従再始動機能：衝撃を与えずに回転モーターのスムーズな始動を実現
◆自動電圧調整機能：グリッド電圧が変化しても、一定の出力電圧を自動的に維持できます。
包括的な障害保護：過電流、過電圧、低電圧、過熱、位相欠落、過負荷などの保護機能