Den tradisjonelle hengende bjelkepumpeenheten bruker konstant hastighet med tillegg av en bremseenhet eller et energitilbakekoblingssystem, noe som har betydelige ulemper når det gjelder energiforbruk og kostnader. Denne artikkelen introduserer bruken av det elektroniske kontrollsystemet med Dongli Kechuang CT100-seriens frekvensomformer som kjernen i oljefeltpumpeenheter, og foreslår et nytt system for energi- og kraftstyring med dobbel lukket sløyfe, som er mer effektivt og kostnadseffektivt.
Bruk av Dongli Kechuang CT100 frekvensomformer i hengende bjelkepumpeenhet
Den tradisjonelle hengende bjelkepumpeenheten bruker konstant hastighet med tillegg av en bremseenhet eller et energitilbakekoblingssystem, noe som har betydelige ulemper når det gjelder energiforbruk og kostnader. Denne artikkelen introduserer bruken av det elektroniske kontrollsystemet med Dongli Kechuang CT100-seriens frekvensomformer som kjernen i oljefeltpumpeenheter, og foreslår et nytt system for energi- og kraftstyring med dobbel lukket sløyfe, som er mer effektivt og kostnadseffektivt.
Introduksjon
De aller fleste oljefeltene i landet vårt er lavenergi- og lavutbytteoljefelt, i motsetning til utenlandske oljefelt som har sterk selvinjeksjonskapasitet. Mesteparten av oljen må injiseres i brønnen ved vanninjeksjon og løftes opp fra formasjonen med pumpemaskiner (slagmaskiner). I Kina er det for tiden en realitet for oljefelt å erstatte olje med vann og olje med elektrisitet, og strømforbruket står for en betydelig andel av kostnadene for oljeutvinning i landet vårt. Derfor legger oljeindustrien stor vekt på å spare strøm, og å spare strømforbruk betyr en direkte reduksjon av kostnadene for oljeutvinning.
Den energibesparende løsningen for pumpeenheten er å bruke en frekvensomformer for å modifisere motordriftssystemet. Etter å ha byttet til en frekvensomformer for pumpeenheten, er det flere fordeler:
(1) Forbedring av effektfaktoren: Effektfaktoren på inngangssiden kan økes fra den opprinnelige 0,25–0,5 til over 0,9, noe som reduserer strømforsyningsstrømmen betraktelig, og dermed reduserer belastningen på strømnettet og transformatorene, reduserer linjetap og sparer mange utgifter til "kapasitetsutvidelse".
(2) Forbedring av driftseffektiviteten: Utvinningshastigheten kan justeres dynamisk i henhold til den faktiske væskeforsyningskapasiteten til oljebrønnen, noe som ikke bare oppnår energisparende mål, men også øker råoljeproduksjonen, noe som forbedrer systemeffektiviteten betraktelig.
(3) Ekte «myk start» er oppnådd: den unngår overdreven mekanisk påvirkning på elektromotoren, girkassen og pumpeenheten, noe som forlenger utstyrets levetid betraktelig, reduserer nedetid og forbedrer produksjonseffektiviteten.
Det er imidlertid også flere problemer som må tas tak i når man bruker en frekvensomformer for motoren til en pumpeenhet, hovedsakelig problemet med overspenningsstrøm og håndtering av regenerativ energi, som vil bli analysert separat nedenfor.
Introduksjon til dagens situasjon for hengende bjelkepumpeenheter
Introduksjon til den mekaniske mekanismen til en hengende bjelkepumpeenhet
Strålepumpeenheten består hovedsakelig av fire deler:
(1) Bjelkeprofil: eselhode, bjelke, tverrbjelke, halebjelke, forbindelsesstang, balanseblokk (kompositt balansepumpeenhet)
(2) Brakettseksjon: tverrbjelkesete, arbeidsstige, beskyttelsesring, betjeningsplattform, brakett.
(3) Reduksjonsdel: base, reduksjonssylindersete, reduksjonsgir, veivaksel, motvekt, brems og andre komponenter.
(4) Kraftfordelingsseksjon: motorbase, motor, fordelingsboks osv.
Shenzhen Dongli Sci Tech Innovation Technology Co, Ltd
1. Sokkel; 2-Brakett; 3-Opphengningstauanordning; 4- Eselhode; 5-Bjelke; 6-Bjelkelagersete; 7-Tverrbjelke; 8-Veivstang; 9-Veivboltanordning; 10-Veivanordning; 11- Reduksjonsgir; 12. Bremsesikkerhetsanordning; 13- Bremseanordning; 14- Elektrisk motor; 15- Fordelerboks.
Som vist på figuren er bjelkepumpeenheten en deformert fireleddsmekanisme, og dens generelle strukturelle egenskaper er som en balanse. Den ene enden er pumpelasten, og den andre enden er den balanserte tunge lasten. For braketten, hvis dreiemomentet dannet av pumpelasten og likevektslasten er likt eller endres konsekvent, kan pumpeenheten arbeide kontinuerlig og uavbrutt med svært lite kraft. Det vil si at energisparende teknologi til pumpeenheten avhenger av balansen. Jo lavere balanseforholdet er, desto større kraft kreves fra den elektriske motoren. Fordi pumpelasten er i stadig endring, og balansevekten ikke kan være helt konsistent med pumpelasten, gjør det energisparende teknologi til bjelkepumpeenheter svært kompleks. Derfor kan man si at energisparende teknologi til bjelkepumpeenheten er balanseringsteknologien.
Introduksjon til gjeldende status for variabel frekvenstransformasjon av hengende bjelker
Fra den faktiske situasjonen med frekvensomformingstransformasjon er de fleste motvektene til pumpeenhetene faktisk alvorlig ubalanserte, noe som resulterer i for høy støtstrøm, som ikke bare kaster bort mye elektrisk energi unødvendig, men også truer utstyrets sikkerhet alvorlig. Samtidig medfører det også store vanskeligheter med bruk av frekvensomformerens hastighetskontroll: frekvensomformerens kapasitet velges vanligvis basert på motorens nominelle effekt, og for høy støtstrøm kan forårsake overbelastningsvern av frekvensomformeren, som ikke kan fungere normalt.
I tillegg er det i den tidlige fasen av oljeutvinning en stor mengde oljelagring og tilstrekkelig væskeforsyning. For å forbedre effektiviteten kan drift på nettfrekvens brukes til å sikre høy oljeproduksjon. I mellom- og senere stadier, på grunn av reduksjonen i oljelagringskapasitet, er det imidlertid lett å forårsake utilstrekkelig væskeforsyning. Hvis motoren fortsatt fungerer i nettfrekvenstilstand, vil den uunngåelig sløse med elektrisk energi og forårsake unødvendige tap. På dette tidspunktet er det nødvendig å vurdere den faktiske arbeidssituasjonen og redusere motorhastigheten og slaglengden på riktig måte for å effektivt forbedre fyllingshastigheten.
Introduksjon til tradisjonelle frekvensomformingsløsninger
Innføringen av frekvensomformingsteknologi i styringen av strålepumpeenheter er trenden. Variabel frekvenshastighetsregulering tilhører trinnløs hastighetsregulering, som bestemmer motorens arbeidsfrekvens basert på størrelsen på arbeidsstrømmen. Dette muliggjør enkel justering av pumpeenhetens slaglengde i henhold til endringer i brønnforholdene, noe som oppnår energibesparelse og forbedrer effektfaktoren til strømnettet. Bruken av vektorfrekvensomformingskontrollteknologi kan sikre lav hastighet og høyt dreiemoment, og hastigheten kan justeres jevnt og bredt. Samtidig har frekvensomformeren komplette motorbeskyttelsesfunksjoner, som kortslutning, overbelastning, overspenning, underspenning og stall, som effektivt kan beskytte motoren og det mekaniske utstyret, sikre at utstyret fungerer med en sikker spenning, og har mange fordeler som jevn og pålitelig drift, forbedret effektfaktor, etc. Det er en ideell løsning for transformasjon av oljeproduksjonsutstyr. De nåværende vanlige løsningene er som følger:
Omformer med energiforbrukende bremseenhet
Denne metoden er relativt enkel, men driftseffektiviteten er lav. Dette skyldes hovedsakelig tilbakekoblingen av energien som genereres av motoren under nedslagstilstanden under konstant hastighet. Når man bruker en vanlig frekvensomformer, er inngangen diodelikerettet, og energien kan ikke flyte i motsatt retning. Den ovennevnte delen av den elektriske energien har ingen vei til å flyte tilbake til nettet og må forbrukes lokalt ved hjelp av motstander. Derfor må man bruke energikrevende bremseenheter, noe som direkte fører til høyt energiforbruk og lav totaleffektivitet.
Ulemper: Lav energieffektivitet og behov for å installere bremseenheter og bremsemotstander.
Omformer med tilbakekoblingsenhetskontroll
For å tilbakeføre den regenererte energien og forbedre effektiviteten, kan en energitilbakemeldingsenhet brukes til å tilbakeføre den regenererte energien til strømnettet. På denne måten blir systemet mer komplekst og investeringen høyere. Den såkalte energitilbakemeldingsenheten er faktisk en aktiv inverter. Ved å installere en frekvensomformer med en energitilbakemeldingsenhet, kan brukerne bestemme spyling, hastighet og væskeproduksjon til pumpeenheten basert på væskenivået og trykket i oljebrønnen, noe som reduserer energiforbruket og forbedrer pumpens effektivitet. Reduser slitasje på utstyr, forleng levetiden, oppnå høy effektivitet, energisparing og lave kostnader, og realisere automatisert drift under maksimale energisparende forhold. På grunn av arbeidsmodusen til frekvensomformeren og tilbakemeldingsenheten forårsaker imidlertid bruk av energitilbakemeldingsskjema betydelig harmonisk forurensning i strømforsyningsenden, noe som resulterer i en betydelig reduksjon i kvaliteten på strømnettet.
Ulemper: Det krever installasjon av tilbakemeldingsenheter, noe som er kostbart og forårsaker betydelig forurensning av strømnettet.
Introduksjon til Dongli Sci Tech CT100-seriens frekvensomformingsløsning
I lys av de ulike ulempene med tradisjonelle frekvensomformingstransformasjonsordninger, har Shenzhen Dongli Sci Tech Innovation Technology Co., Ltd. utført grundig forskning på prosessen med hengende bjelkepumpeenheter, tatt i bruk en dedikert programvarelogikk basert på kontrollprosessen for hengende bjelkepumpeenheten, og tatt i bruk dobbel lukket sløyfekontroll av energi og effekt for å oppnå kontinuerlig og jevn justering av utgangsfrekvensen, eliminere negativ momentkontroll og unngå tilbakekobling av motorens kinetiske energi og høy busspenning. Videre oppnås målet om å eliminere bremseenheten og energitilbakekoblingsenheten, og dermed unngås de ulike ulempene med tradisjonelle frekvensomformingstransformasjonsordninger.
Kjernekontrollkonseptet i denne ordningen er konstant utgangskontroll. Frekvensomformeren er basert på en PID-kontrollmodus med en konstant utgangssløyfe. Ved å justere utgangsfrekvensen kan man oppnå konstant utgangskontroll, noe som effektivt kan redusere gjennomsnittlig utgangseffekt, oppnå effektiv energisparing og beskytte pumpemekanismen samtidig som impulskravene oppfylles. Det vil si at frekvensomformeren ikke trenger å stille inn en spesifikk driftsfrekvens, og den faktiske utgangsfrekvensen justeres automatisk gjennom PID-lukket sløyfe. Under nedslaget, på grunn av lastens store treghet, genererer motoren strøm når den synkrone hastigheten er lavere enn motorhastigheten, og utgangsmomentet til frekvensomformeren er negativt. På dette tidspunktet øker frekvensomformeren automatisk utgangsfrekvensen for å eliminere det negative dreiemomentet og unngå at motoren er i en genererende tilstand. Under oppslaget omdannes den potensielle energien fullstendig til kinetisk energi. På dette tidspunktet oppstår maksimal hastighet og treghet, og motoren bremser ned for å utføre oppslaget. Når hastigheten er lav, fungerer frekvensomformeren i konstant utgangs-PID-reguleringsmodus, og øker automatisk oppslagets hastighet for å fullføre oppslaget. Gjennom hele kontrollprosessen er det kjent at motoren ikke har vært i genererende tilstand, så det er ikke nødvendig å installere en bremseenhet og RBU-tilbakemeldingsenhet. Samtidig er nedslaget sakte under hele slagprosessen, og mer olje kan senkes ned. Raskt oppslag, noe som reduserer oljelekkasje: øker oljeproduksjonen betraktelig.
Fordeler: Ingen behov for å installere energiforbruks- eller tilbakemeldingsenheter, og optimalisert oljeutvinningsprosess, noe som forbedrer den totale effektiviteten betraktelig.
Introduksjon til Dongli Sci Tech CT100-seriens frekvensomforming
CT100-frekvensomformeren fra Shenzhen Dongli Kechuang Technology Co., Ltd. er basert på et DSP-kontrollsystem og bruker innenlandsledende PG-fri vektorkontrollteknologi, kombinert med flere beskyttelsesmetoder, som kan brukes på asynkronmotorer og gir utmerket kjøreytelse. Produktet har forbedret brukervennligheten og miljøtilpasningen betraktelig når det gjelder design av luftkanaler, maskinvarekonfigurasjon og programvarefunksjonalitet.
Tekniske funksjoner
Bransjespesifikk: Basert på programvarelogikken i strålepumpeenhetens kontrollprosess, oppnår den virkelig bransjespesifikke og ledende løsninger.
Høy pålitelighetsvalg: Nøkkelkomponenter er alle fra kjente innenlandske og utenlandske merker, noe som sikrer pålitelig og pålitelig stabilitet til komponentene.
◆ Design med stor redundans: Gjennom grundige beregninger og eksperimentell verifisering er nøkkelkomponenter designet med store marginer for å sikre integriteten til hele maskinen i oljefelt
Langsiktig stabilitet i ugunstige miljøer.
Optimalisert vektorkontroll: innenlandsledende hastighetstilbakekoblingsfri vektorkontroll med høyt lavfrekvent dreiemoment og rask momentrespons.
◆ Programvarestrøm- og spenningsbegrensningsfunksjon: God spennings- og strømbegrensning, som effektivt begrenser viktige kontrollparametere for å redusere risikoen for omformerfeil.
Sterk miljøtilpasningsevne: Med et høyt totalt overopphetingspunkt, uavhengig luftkanaldesign og fortykket trebestandig malingsbehandling, er den mer egnet for langvarig drift i utendørs oljefelt.
◆ Omstartsfunksjon for hastighetssporing: oppnå jevn start av roterende motorer uten støt
◆ Automatisk spenningsjusteringsfunksjon: Når nettspenningen endres, kan den automatisk opprettholde en konstant utgangsspenning
Omfattende feilbeskyttelse: overstrøm, overspenning, underspenning, overtemperatur, fasetap, overbelastning og andre beskyttelsesfunksjoner
Konklusjon
På grunn av diverse ulemper med den tradisjonelle frekvensomformingsapplikasjonsmodusen til strålepumpeenheten, er kontinuerlig forbedring av kontrollskjemaet for frekvensomformingstransformasjonen uunngåelig. Shenzhen Dongli Sci Tech Innovation Technology Co., Ltd. vil lede bransjens transformasjon med sine innovative kontrollløsninger. Samtidig sikrer den pålitelige programvare- og maskinvarestabiliteten til CT100-seriens frekvensomformer også at den vil gi kundene en svært kostnadseffektiv brukeropplevelse.