De balkpompeenheid is een vervormd vierstangenmechanisme en de algehele structurele kenmerken ervan zijn vergelijkbaar met een balans. Het ene uiteinde is de pomplast en het andere uiteinde is de gebalanceerde zware last. Voor de beugel geldt: als het koppel gevormd door de pomplast en de evenwichtslast gelijk is of constant verandert, kan de pompeenheid continu en ononderbroken werken met zeer weinig vermogen. Dat wil zeggen, de energiebesparende technologie van de pompeenheid is afhankelijk van de balans. Hoe lager de balansverhouding, hoe groter het benodigde vermogen van de elektromotor. Omdat de pomplast constant verandert en het balansgewicht niet volledig consistent kan zijn met de pomplast, maakt dit de energiebesparende technologie van balkpompeenheden zeer complex. Daarom kan worden gezegd dat de energiebesparende technologie van de balkpompeenheid de balanceertechnologie is.
Inleiding tot de huidige status van de variabele frequentietransformatie met zwevende balken
Vanuit de feitelijke situatie van frequentieomzetting blijkt dat de meeste contragewichten van de pompunits ernstig ongebalanceerd zijn, wat resulteert in een overmatige piekstroom, wat niet alleen onnodig veel elektrische energie verspilt, maar ook de veiligheid van de apparatuur ernstig in gevaar brengt. Tegelijkertijd brengt dit ook grote problemen met zich mee bij het gebruik van de snelheidsregeling van de frequentieomvormer: de capaciteit van de frequentieomvormer wordt over het algemeen geselecteerd op basis van het nominale vermogen van de motor, en een overmatige piekstroom kan leiden tot overbelastingsbeveiliging van de frequentieomvormer, waardoor deze niet normaal kan functioneren.
Bovendien is er in de beginfase van de exploitatie van oliebronnen een grote hoeveelheid olie opgeslagen en is er voldoende vloeistoftoevoer. Om de efficiëntie van de oliewinning te verbeteren, kan een vaste frequentie worden toegepast om een hoge olieproductie te garanderen. In de midden- en latere fases kan echter, door de afnemende olieopslagcapaciteit, gemakkelijk een onvoldoende vloeistoftoevoer ontstaan. Als de motor nog steeds op de huidige frequentie draait, zal dit onvermijdelijk elektrische energie verspillen en onnodige verliezen veroorzaken. Op dit moment is het noodzakelijk om rekening te houden met de werkelijke werksituatie en het motortoerental en de slag dienovereenkomstig te verlagen om de laadsnelheid effectief te verbeteren.
De introductie van frequentieomvormertechnologie in de besturing van straalpompunits is de trend. Snelheidsregeling met variabele frequentie is een vorm van traploze snelheidsregeling, waarbij de werkfrequentie van de motor wordt bepaald op basis van de grootte van de werkstroom. Dit maakt een gemakkelijke aanpassing van de slag van de pompunit mogelijk, afhankelijk van veranderingen in de boorputcondities, wat energiebesparing oplevert en de vermogensfactor van het elektriciteitsnet verbetert. De toepassing van vectorfrequentieomvormertechnologie kan lage snelheden en een hoog koppel garanderen, en de snelheid kan soepel en breed worden aangepast. Tegelijkertijd beschikt de frequentieomvormer over complete motorbeveiligingsfuncties, zoals kortsluiting, overbelasting, overspanning, onderspanning en blokkering, die de motor en mechanische apparatuur effectief beschermen, ervoor zorgen dat de apparatuur op een veilige spanning werkt en vele voordelen bieden, zoals een soepele en betrouwbare werking, een verbeterde vermogensfactor, enz. Het is een ideale oplossing voor de transformatie van olieproductieapparatuur. De huidige gangbare oplossingen zijn als volgt:
Optie 1: Frequentieregelaar met energiezuinige remeenheid
Deze methode is relatief eenvoudig, maar het operationele rendement is laag. Dit komt voornamelijk door de terugkoppeling van de energie die de motor genereert tijdens de neergaande slag bij constant toerental. Bij gebruik van een gewone frequentieomvormer wordt de ingang diodegelijkgericht en kan er geen energie in de tegenovergestelde richting stromen. Het bovengenoemde deel van de elektrische energie kan niet terugstromen naar het net en moet lokaal worden verbruikt met behulp van weerstanden. Daarom moeten energieverslindende remeenheden worden gebruikt, wat direct leidt tot een hoog energieverbruik en een laag totaalrendement.
Nadelen: Lage energie-efficiëntie en de noodzaak om rem-eenheden en remweerstanden te installeren.
Optie 2: Frequentieregelaar met terugkoppelingseenheidregeling
Om de geregenereerde energie terug te voeren en de efficiëntie te verbeteren, kan een energiefeedbackapparaat worden gebruikt om de geregenereerde energie terug te voeren naar het elektriciteitsnet. Dit maakt het systeem complexer en de investering hoger. Het zogenaamde energiefeedbackapparaat is in feite een actieve omvormer. Door een frequentieomvormer met een energiefeedbackapparaat te installeren, kunnen gebruikers de spoeling, snelheid en vloeistofproductie van de pompeenheid bepalen op basis van het vloeistofniveau en de druk van de oliebron, waardoor het energieverbruik wordt verlaagd en de pompefficiëntie wordt verbeterd; slijtage van apparatuur wordt verminderd, de levensduur wordt verlengd, een hoge efficiëntie, energiebesparing en lage kosten worden bereikt en geautomatiseerde werking onder maximale energiebesparende omstandigheden wordt gerealiseerd. Vanwege de werkingsmodus van de frequentieomvormer en het feedbackapparaat veroorzaakt het gebruik van energiefeedback echter aanzienlijke harmonische vervuiling aan de voedingszijde, wat resulteert in een aanzienlijke afname van de kwaliteit van het elektriciteitsnet.
Nadelen: Er moeten terugkoppelingsapparaten worden geïnstalleerd, wat duur is en aanzienlijke vervuiling van het elektriciteitsnet veroorzaakt.
Door diepgaande verkenning van het proces van de zwevende-balkpompunit wordt een specifieke softwarelogica gebaseerd op het besturingsproces van de zwevende-balkpompunit toegepast en wordt een dubbele gesloten-lusregeling van energie en vermogen gebruikt om een continue en soepele aanpassing van de uitgangsfrequentie te bereiken, negatieve koppelregeling te elimineren en terugkoppeling van motorkinetische energie en hoge busspanning te voorkomen. Bovendien wordt het doel bereikt om de remeenheid en het energiefeedbackapparaat te elimineren, waardoor de verschillende nadelen van traditionele frequentieomzettingsschema's worden vermeden.
Het kernidee van dit schema is een constante regeling van het uitgangsvermogen. De frequentieomvormer is gebaseerd op een PID-regelmodus met een constante uitgangsvermogenslus. Door de uitgangsfrequentie aan te passen, kan een constante regeling van het uitgangsvermogen worden bereikt, wat het gemiddelde uitgangsvermogen effectief kan verlagen, effectieve energiebesparingen kan opleveren en het pompmechanisme kan beschermen, terwijl tegelijkertijd aan de impulsvereisten wordt voldaan. Dat wil zeggen dat de frequentieomvormer geen specifieke bedrijfsfrequentie hoeft in te stellen en de werkelijke uitgangsfrequentie automatisch wordt aangepast via een gesloten PID-lus. Tijdens de neergaande slag genereert de motor elektriciteit, vanwege de grote traagheid van de belasting, wanneer het synchrone toerental lager is dan het motortoerental, en is het uitgangskoppel van de frequentieomvormer negatief. Op dat moment verhoogt de frequentieomvormer automatisch de uitgangsfrequentie om het negatieve koppel te elimineren en te voorkomen dat de motor in een genererende toestand verkeert. Tijdens de opgaande slag wordt de potentiële energie volledig omgezet in kinetische energie. Op dat moment is het toerental het hoogst en de traagheid maximaal. De motor vertraagt om de opgaande slag uit te voeren. Bij lage snelheid werkt de frequentieomvormer in de PID-regelmodus met constant uitgangsvermogen. Op dat moment verhoogt de frequentieomvormer automatisch de opgaande slagsnelheid om de opgaande slag te voltooien.
Gedurende het gehele regelproces is bekend dat de motor niet in een genererende toestand is geweest, waardoor er geen remeenheid en RBU-feedbackapparaat hoeven te worden geïnstalleerd. Tegelijkertijd is de neergaande slag tijdens het gehele slagproces traag en kan er meer olie in worden ondergedompeld; de opgaande slag is snel, waardoor olielekkage wordt verminderd en de olieproductie aanzienlijk wordt verhoogd.
Voordelen: Geen noodzaak om energieverbruik- of feedbackapparaten te installeren, lagere kosten; En geoptimaliseerd oliewinningsproces, wat de algehele efficiëntie van de machine aanzienlijk verbetert; De busspanning van de frequentieomvormer is stabiel, het totale warmteverbruik is laag en de algehele stabiliteit is beter. Technische kenmerken:
Branchespecifiek: op basis van de softwarelogica van het besturingsproces van de balkenpompeenheid worden werkelijk branchespecifieke en toonaangevende oplossingen gerealiseerd.
Selectie met een hoge betrouwbaarheid: De belangrijkste componenten zijn allemaal afkomstig van bekende binnen- en buitenlandse merken, waardoor de betrouwbaarheid en stabiliteit van de componenten wordt gegarandeerd.
◆ Ontwerp met grote redundantie: door middel van rigoureuze berekeningen en experimentele verificaties worden belangrijke componenten ontworpen met grote marges om de stabiliteit van de gehele machine op de lange termijn te garanderen in zware omstandigheden in de olievelden.
Geoptimaliseerde vectorregeling: toonaangevende vectorregeling zonder snelheidsfeedback met een hoog laagfrequent koppel en snelle koppelrespons.
◆ Softwarematige stroom- en spanningsbegrenzingsfunctie: goede spannings- en stroombegrenzing, waardoor belangrijke regelparameters effectief worden beperkt om het risico op omvormerstoringen te verminderen.
Sterke aanpassing aan het milieu: Dankzij een hoog oververhittingspunt, een onafhankelijk ontwerp van de luchtkanalen en een verdikte drievoudige verfbehandeling is het beter geschikt voor langdurig gebruik in olievelden in de open lucht.
◆ Snelheidsvolg-herstartfunctie: bereik een soepele start van roterende motoren zonder impact
◆ Automatische spanningsaanpassingsfunctie: wanneer de netspanning verandert, kan het automatisch een constante uitgangsspanning handhaven
Uitgebreide foutbeveiliging: overstroom, overspanning, onderspanning, overtemperatuur, faseverlies, overbelasting en andere beveiligingsfuncties