Den traditionella hängande balkpumpenheten använder en konstant hastighetsdrift med tillägg av en bromsenhet eller ett energiåterkopplingsschema, vilket har betydande nackdelar vad gäller energiförbrukning och kostnad. Denna artikel introducerar tillämpningen av det elektroniska styrsystemet med Dongli Kechuang CT100-seriens frekvensomvandlare som kärna i oljefältspumpenheter, och föreslår ett nytt schema för energi- och effektstyrning med dubbel sluten slinga, vilket är mer effektivt och kostnadseffektivt.
Användning av Dongli Kechuang CT100 frekvensomvandlare i hängbalkspumpenhet
Den traditionella hängande balkpumpenheten använder en konstant hastighetsdrift med tillägg av en bromsenhet eller ett energiåterkopplingsschema, vilket har betydande nackdelar vad gäller energiförbrukning och kostnad. Denna artikel introducerar tillämpningen av det elektroniska styrsystemet med Dongli Kechuang CT100-seriens frekvensomvandlare som kärna i oljefältspumpenheter, och föreslår ett nytt schema för energi- och effektstyrning med dubbel sluten slinga, vilket är mer effektivt och kostnadseffektivt.
Introduktion
Den stora majoriteten av oljefälten i vårt land är lågenergifält med låg avkastning, till skillnad från utländska oljefält som har starka självinjektionsmöjligheter. Det mesta av oljan behöver injiceras i brunnen genom vatteninjektion och lyftas upp från formationen med hjälp av pumpmaskiner (slagverk). I Kina är det för närvarande verkligheten för oljefält att ersätta olja med vatten och olja med elektricitet, och elförbrukningen står för en betydande andel av kostnaden för oljeutvinning i vårt land. Därför lägger oljeindustrin stor vikt vid att spara el, och att minska elförbrukningen innebär att direkt minska kostnaden för oljeutvinning.
Den energibesparande lösningen för pumpenheten är att använda en frekvensomvandlare för att modifiera dess motordrivsystem. Efter att ha bytt till en frekvensomvandlare för pumpenheten finns det flera fördelar:
(1) Förbättrad effektfaktor: Effektfaktorn på ingångssidan kan ökas från ursprungliga 0,25–0,5 till över 0,9, vilket kraftigt minskar strömförsörjningen och därmed minskar belastningen på elnätet och transformatorerna, minskar ledningsförluster och sparar många kostnader för "kapacitetsutbyggnad".
(2) Förbättrad driftseffektivitet: Extraktionshastigheten kan dynamiskt justeras enligt oljebrunnens faktiska vätsketillförselkapacitet, vilket inte bara uppnår energibesparingsmål utan också ökar råoljeproduktionen och förbättrar systemets effektivitet avsevärt.
(3) En verklig "mjukstart" har uppnåtts: den undviker överdriven mekanisk påverkan på elmotorn, växellådan och pumpenheten, vilket avsevärt förlänger utrustningens livslängd, minskar stilleståndstiden och förbättrar produktionseffektiviteten.
Det finns dock också flera problem som måste hanteras när man använder en frekvensomvandlare för motorn i en pumpenhet, främst problemet med stötströmmar och hanteringen av regenerativ energi, vilket kommer att analyseras separat nedan.
Introduktion till den aktuella situationen för pumpenheter med hängande balk
Introduktion till den mekaniska mekanismen för en hängande balkpumpenhet
Strålpumpningsenheten består huvudsakligen av fyra delar:
(1) Balkprofil: åsnehuvud, balk, tvärbalk, bakbalk, vevstång, balansblock (komposit balanspumpenhet)
(2) Fästesektion: tvärbalkslagersäte, arbetsstege, skyddsring, manöverplattform, fäste.
(3) Reducerdel: bas, reducercylindersäte, reducer, vevaxel, motvikt, broms och andra komponenter.
(4) Kraftfördelningssektion: motorbas, motor, fördelningsbox etc.
Shenzhen Dongli Sci Tech Innovation Technology Co, Ltd
1. Bas; 2- Fäste; 3- Upphängningslina; 4- Åsnahuvud; 5- Balk; 6- Balklager; 7- Tvärbalk; 8- Vevstång; 9- Vevaxel; 10- Vevaxel; 11- Reducerare; 12. Bromssäkerhetsanordning; 13- Bromsanordning; 14- Elmotor; 15- Fördelningsbox.
Som visas i figuren är strålpumpningsenheten en deformerad fyrstångslänkmekanism, och dess övergripande strukturella egenskaper är som en balans. Ena änden är pumpbelastningen, och den andra änden är den balanserade tunga lasten. För fästet, om vridmomentet som bildas av pumpbelastningen och jämviktsbelastningen är lika eller ändras konsekvent, kan pumpenheten arbeta kontinuerligt och oavbrutet med mycket liten effekt. Det vill säga, pumpenhetens energibesparande teknik beror på balansen. Ju lägre balansförhållandet är, desto större effekt krävs från elmotorn. Eftersom pumpbelastningen ständigt förändras, och balansvikten inte kan vara helt förenlig med pumpbelastningen, gör det den energibesparande tekniken för strålpumpningsenheter mycket komplex. Därför kan man säga att den energibesparande tekniken för strålpumpningsenheten är balanseringstekniken.
Introduktion till aktuell status för variabel frekvenstransformation av hängande strålar
Utifrån den faktiska situationen för frekvensomvandlingstransformation är majoriteten av motvikterna i pumpenheterna faktiskt allvarligt obalanserade, vilket resulterar i för hög stötström, vilket inte bara slösar bort mycket elektrisk energi i onödan, utan också allvarligt hotar utrustningens säkerhet. Samtidigt medför det stora svårigheter att använda frekvensomvandlarens hastighetsreglering: frekvensomvandlarens kapacitet väljs generellt baserat på motorns nominella effekt, och för hög stötström kan orsaka överbelastningsskydd för frekvensomvandlaren, som inte kan fungera normalt.
Dessutom finns det i ett tidigt skede av oljeutvinning en stor mängd oljelagring och tillräcklig vätsketillförsel. För att förbättra effektiviteten kan nätfrekvensdrift användas för att säkerställa hög oljeproduktion. I mitten och senare skeden, på grund av minskad oljelagringskapacitet, är det dock lätt att orsaka otillräcklig vätsketillförsel. Om motorn fortfarande arbetar i nätfrekvenstillståndet kommer den oundvikligen att slösa elektrisk energi och orsaka onödiga förluster. Vid denna tidpunkt är det nödvändigt att beakta den faktiska arbetssituationen och på lämpligt sätt minska motorhastigheten och slaglängden för att effektivt förbättra fyllningshastigheten.
Introduktion till traditionella frekvensomvandlingslösningar
Införandet av frekvensomvandlingsteknik i styrningen av strålpumpningsenheter är trendigt. Variabel frekvensreglering tillhör steglös hastighetsreglering, som bestämmer motorns arbetsfrekvens baserat på storleken på dess arbetsström. Detta möjliggör bekväm justering av pumpenhetens slaglängd beroende på förändringar i brunnsförhållandena, vilket uppnår energibesparing och förbättrar effektfaktorn i elnätet. Tillämpningen av vektorfrekvensomvandlingsteknik kan säkerställa låg hastighet och högt vridmoment, och hastigheten kan justeras smidigt och i stor utsträckning. Samtidigt har frekvensomvandlaren kompletta motorskyddsfunktioner, såsom kortslutning, överbelastning, överspänning, underspänning och stopp, vilket effektivt kan skydda motorn och den mekaniska utrustningen, säkerställa att utrustningen arbetar med en säker spänning och har många fördelar såsom smidig och tillförlitlig drift, förbättrad effektfaktor etc. Det är en idealisk lösning för omvandling av oljeproduktionsutrustning. De nuvarande mainstream-lösningarna är följande:
Växelriktare med energiförbrukande bromsenhet
Denna metod är relativt enkel, men dess driftseffektivitet är låg. Detta beror främst på återkopplingen av energin som genereras av motorn under nedåtgående tillstånd vid konstant hastighetsdrift. Vid användning av en vanlig frekvensomvandlare är ingången diodlikriktad, och energin kan inte flöda i motsatt riktning. Ovanstående del av den elektriska energin har ingen väg att flöda tillbaka till elnätet och måste förbrukas lokalt med hjälp av motstånd. Det är därför energikrävande bromsenheter måste användas, vilket direkt leder till hög energiförbrukning och låg totaleffektivitet.
Nackdelar: Låg energieffektivitet och behovet av att installera bromsenheter och bromsmotstånd.
Växelriktare med återkopplingsenhetsstyrning
För att återkoppla den regenererade energin och förbättra effektiviteten kan en energiåterkopplingsenhet användas för att återkoppla den regenererade energin till elnätet. På så sätt blir systemet mer komplext och investeringen högre. Den så kallade energiåterkopplingsenheten är i själva verket en aktiv växelriktare. Genom att installera en frekvensomvandlare med en energiåterkopplingsenhet kan användare bestämma spolning, hastighet och vätskeproduktion för pumpenheten baserat på vätskenivån och trycket i oljebrunnen, vilket minskar energiförbrukningen och förbättrar pumpeffektiviteten. Minska utrustningens slitage, förläng livslängden, uppnå hög effektivitet, energibesparing och låga kostnader, och realisera automatiserad drift under maximala energibesparande förhållanden. På grund av frekvensomvandlarens och återkopplingsenhetens arbetssätt orsakar dock användningen av energiåterkopplingsschemat betydande harmonisk förorening i strömförsörjningsänden, vilket resulterar i en betydande minskning av elnätets kvalitet.
Nackdelar: Det kräver installation av återkopplingsenheter, vilket är kostsamt och orsakar betydande föroreningar i elnätet.
Introduktion till Dongli Sci Tech CT100-seriens frekvensomvandlingslösning
Med tanke på de olika nackdelarna med traditionella frekvensomvandlingsscheman har Shenzhen Dongli Sci Tech Innovation Technology Co., Ltd. genomfört djupgående forskning om processen för pumpning av hängande strålar, antagit en dedikerad mjukvarulogik baserad på styrprocessen för pumpning av hängande strålar, och antagit dubbel sluten slinga för styrning av energi och effekt för att uppnå kontinuerlig och jämn justering av utfrekvensen, eliminera negativ momentreglering och undvika återkoppling av motorns kinetiska energi och hög bussspänning. Dessutom uppnås målet att eliminera bromsenheten och energiåterkopplingsenheten, vilket undviker de olika nackdelarna med traditionella frekvensomvandlingsscheman.
Kärnkonceptet för detta schema är konstant utgångsreglering. Frekvensomvandlaren är baserad på ett PID-reglerläge med en konstant utgångsslinga. Genom att justera utgångsfrekvensen kan konstant utgångsreglering uppnås, vilket effektivt kan minska den genomsnittliga utgångseffekten, uppnå effektiv energibesparing och skydda pumpmekanismen samtidigt som impulskraven uppfylls. Det vill säga, frekvensomvandlaren behöver inte ställa in en specifik driftsfrekvens, och den faktiska utgångsfrekvensen justeras automatiskt via PID-sluten slinga. Under nedåtgående rörelse, på grund av lastens stora tröghet, genererar motorn elektricitet när den synkrona hastigheten är lägre än motorhastigheten, och frekvensomvandlarens utgångsmoment är negativt. Vid denna tidpunkt ökar frekvensomvandlaren automatiskt utgångsfrekvensen för att eliminera det negativa vridmomentet och undvika att motorn hamnar i genererande tillstånd. Under uppåtgående rörelse omvandlas den potentiella energin helt till kinetisk energi. Vid denna tidpunkt uppstår maximal hastighet och tröghet, och motorn retarderar för att utföra uppåtgående rörelse. När hastigheten är låg arbetar frekvensomvandlaren i PID-regleringsläge med konstant utgång och ökar automatiskt uppåtgående hastighet för att slutföra uppåtgående rörelse. Genom hela styrprocessen är det känt att motorn inte har varit i genererande tillstånd, så det finns inget behov av att installera en bromsenhet eller RBU-återkopplingsenhet. Samtidigt, under hela slagförloppet, är nedslaget långsamt och mer olja kan doppas i; Snabbt uppslag, vilket minskar oljeläckage: ökar oljeproduktionen avsevärt.
Fördelar: Inget behov av att installera energiförbruknings- eller återkopplingsenheter, och optimerad oljeutvinningsprocess, vilket avsevärt förbättrar den totala effektiviteten.
Introduktion till Dongli Sci Tech CT100-seriens frekvensomvandling
Frekvensomvandlaren CT100 från Shenzhen Dongli Kechuang Technology Co., Ltd. är baserad på ett DSP-styrsystem och använder den ledande PG-fria vektorstyrningstekniken i kombination med flera skyddsmetoder, som kan appliceras på asynkronmotorer och ger utmärkta drivprestanda. Produkten har avsevärt förbättrat kundanvändbarheten och miljöanpassningsförmågan vad gäller design av luftkanaler, hårdvarukonfiguration och mjukvarufunktionalitet.
Tekniska funktioner
Branschspecifik: Baserat på programvarulogiken i strålpumpningsenhetens styrprocess uppnås verkligen branschspecifika och ledande lösningar.
Hög tillförlitlighet: Viktiga komponenter kommer alla från välkända inhemska och utländska varumärken, vilket säkerställer komponenternas pålitliga och pålitliga stabilitet.
◆ Design med stor redundans: Genom rigorösa beräkningar och experimentell verifiering konstrueras nyckelkomponenter med stora marginaler för att säkerställa hela maskinens integritet i oljefält
Långsiktig stabilitet i ogynnsamma miljöer.
Optimerad vektorkontroll: nationellt ledande hastighetsåterkopplingsfri vektorkontroll med högt lågfrekvent vridmoment och snabbt momentrespons.
◆ Programvarubaserad ström- och spänningsbegränsning: Bra spännings- och strömbegränsning, vilket effektivt begränsar viktiga styrparametrar för att minska risken för växelriktarfel.
Stark miljöanpassningsförmåga: Med en hög total överhettningspunkt, oberoende luftkanaldesign och förtjockad tretålig färgbehandling är den mer lämplig för långvarig drift i utomhusoljefält.
◆ Omstartsfunktion för hastighetsmätning: uppnå mjuk start av roterande motorer utan stötar
◆ Automatisk spänningsjusteringsfunktion: När nätspänningen ändras kan den automatiskt bibehålla en konstant utspänning
Omfattande felskydd: överström, överspänning, underspänning, övertemperatur, fasförlust, överbelastning och andra skyddsfunktioner
Slutsats
På grund av diverse nackdelar med det traditionella frekvensomvandlingsläget för strålpumpningsenheten är kontinuerlig förbättring av styrsystemet för frekvensomvandlingstransformationen oundviklig. Shenzhen Dongli Sci Tech Innovation Technology Co., Ltd. kommer att leda branschens omvandling med sina innovativa styrlösningar. Samtidigt säkerställer den pålitliga program- och hårdvarustabiliteten hos CT100-seriens frekvensomvandlare att den ger kunderna en mycket kostnadseffektiv användarupplevelse.