ชุดปั๊มคานเป็นกลไกเชื่อมต่อแบบสี่แท่งที่ผิดรูป และลักษณะโครงสร้างโดยรวมคล้ายกับเครื่องชั่ง ปลายด้านหนึ่งเป็นภาระในการปั๊ม และปลายอีกด้านหนึ่งเป็นภาระหนักที่สมดุล สำหรับตัวยึด หากแรงบิดที่เกิดจากภาระในการปั๊มและภาระสมดุลเท่ากันหรือเปลี่ยนแปลงอย่างสม่ำเสมอ ชุดปั๊มจะทำงานได้อย่างต่อเนื่องและต่อเนื่องโดยใช้พลังงานเพียงเล็กน้อย กล่าวคือ เทคโนโลยีการประหยัดพลังงานของชุดปั๊มขึ้นอยู่กับความสมดุล ยิ่งอัตราส่วนสมดุลต่ำเท่าใด มอเตอร์ไฟฟ้าก็ยิ่งต้องการพลังงานมากขึ้นเท่านั้น เนื่องจากภาระในการปั๊มมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา และน้ำหนักถ่วงไม่สามารถสอดคล้องกับภาระในการปั๊มได้อย่างสมบูรณ์ ทำให้เทคโนโลยีการประหยัดพลังงานของชุดปั๊มคานมีความซับซ้อนมาก ดังนั้นจึงอาจกล่าวได้ว่าเทคโนโลยีการประหยัดพลังงานของชุดปั๊มคานคือเทคโนโลยีการถ่วงดุล
บทนำสู่สถานะปัจจุบันของการแปลงความถี่แปรผันของคานแขวน
จากสถานการณ์จริงของการแปลงความถี่ พบว่าน้ำหนักถ่วงส่วนใหญ่ของชุดปั๊มไม่สมดุลอย่างมาก ส่งผลให้เกิดกระแสไฟฟ้ากระชากสูงเกินไป ซึ่งไม่เพียงแต่สิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้าโดยไม่จำเป็นเท่านั้น แต่ยังเป็นอันตรายต่อความปลอดภัยของอุปกรณ์อีกด้วย ขณะเดียวกัน การควบคุมความเร็วของตัวแปลงความถี่ก็สร้างความยากลำบากอย่างมากเช่นกัน โดยทั่วไปแล้ว ความจุของตัวแปลงความถี่จะถูกเลือกตามกำลังไฟฟ้าที่กำหนดของมอเตอร์ ซึ่งหากกระแสไฟฟ้ากระชากสูงเกินไปอาจทำให้เกิดการป้องกันการโอเวอร์โหลดของตัวแปลงความถี่ ซึ่งไม่สามารถทำงานได้ตามปกติ
นอกจากนี้ ในระยะเริ่มต้นของการสำรวจบ่อน้ำมัน มีปริมาณน้ำมันสำรองจำนวนมากและมีปริมาณของเหลวสำรองเพียงพอ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการกู้คืนน้ำมัน สามารถใช้การทำงานแบบความถี่คงที่เพื่อให้ได้ปริมาณน้ำมันสำรองสูง อย่างไรก็ตาม ในระยะกลางและระยะหลัง เนื่องจากความจุของน้ำมันสำรองลดลง อาจทำให้ปริมาณของเหลวสำรองไม่เพียงพอได้ หากมอเตอร์ยังคงทำงานที่ความถี่ปัจจุบัน ย่อมสิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้าและทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานที่ไม่จำเป็น ในเวลานี้ จำเป็นต้องพิจารณาสภาพการทำงานจริง และลดความเร็วและช่วงชักของมอเตอร์ให้เหมาะสม เพื่อปรับปรุงอัตราการชาร์จให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น
การนำเทคโนโลยีการแปลงความถี่มาใช้ในการควบคุมชุดปั๊มแบบลำแสงกำลังเป็นเทรนด์ที่กำลังมาแรง การควบคุมความเร็วด้วยความถี่แปรผันเป็นระบบควบคุมความเร็วแบบไม่มีขั้นตอน ซึ่งกำหนดความถี่ในการทำงานของมอเตอร์ตามขนาดของกระแสไฟฟ้า วิธีนี้ช่วยให้สามารถปรับระยะชักของชุดปั๊มได้อย่างสะดวกตามการเปลี่ยนแปลงของสภาพบ่อน้ำมัน ช่วยประหยัดพลังงานและปรับปรุงค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าของระบบไฟฟ้า การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการควบคุมการแปลงความถี่แบบเวกเตอร์ช่วยให้มั่นใจได้ว่ากำลังขับที่ความเร็วต่ำและแรงบิดสูง และสามารถปรับความเร็วได้อย่างราบรื่นและหลากหลาย ขณะเดียวกัน ตัวแปลงความถี่ยังมีฟังก์ชันป้องกันมอเตอร์ครบครัน เช่น ไฟฟ้าลัดวงจร โหลดเกิน แรงดันไฟฟ้าเกิน แรงดันไฟฟ้าต่ำเกินไป และภาวะหยุดนิ่ง ซึ่งสามารถป้องกันมอเตอร์และอุปกรณ์เครื่องกลได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าที่ปลอดภัย และมีข้อดีมากมาย เช่น การทำงานที่ราบรื่นและเชื่อถือได้ ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าที่ดีขึ้น เป็นต้น จึงเป็นโซลูชันที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเปลี่ยนอุปกรณ์ผลิตน้ำมัน โซลูชันหลักในปัจจุบันมีดังนี้:
ตัวเลือกที่ 1: ไดรฟ์ความถี่แปรผันพร้อมหน่วยเบรกที่ใช้พลังงาน
วิธีนี้ค่อนข้างง่าย แต่ประสิทธิภาพการทำงานต่ำ สาเหตุหลักมาจากการป้อนกลับของพลังงานที่สร้างโดยมอเตอร์ในช่วงจังหวะลง (downstroke state) ระหว่างการทำงานด้วยความเร็วคงที่ เมื่อใช้ตัวแปลงความถี่ทั่วไป อินพุตจะถูกแปลงเป็นไดโอดเรกติไฟด์ และพลังงานจะไม่สามารถไหลในทิศทางตรงกันข้ามได้ พลังงานไฟฟ้าส่วนข้างต้นไม่มีเส้นทางไหลกลับไปยังกริดและต้องใช้ตัวต้านทานในพื้นที่ ดังนั้น จึงจำเป็นต้องใช้ชุดเบรกที่กินพลังงาน ซึ่งนำไปสู่การใช้พลังงานสูงและประสิทธิภาพโดยรวมต่ำโดยตรง
ข้อเสีย: ประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่ำ และจำเป็นต้องติดตั้งชุดเบรกและตัวต้านทานเบรก
ตัวเลือกที่ 2: ไดรฟ์ความถี่แปรผันพร้อมการควบคุมหน่วยป้อนกลับ
เพื่อป้อนกลับพลังงานที่สร้างใหม่และปรับปรุงประสิทธิภาพ จึงสามารถใช้อุปกรณ์ป้อนกลับพลังงานที่สร้างใหม่เพื่อป้อนกลับพลังงานที่สร้างใหม่ไปยังโครงข่ายไฟฟ้า วิธีนี้ทำให้ระบบมีความซับซ้อนมากขึ้นและมีค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้น อุปกรณ์ป้อนกลับพลังงานที่เรียกว่านี้ แท้จริงแล้วคืออินเวอร์เตอร์แบบแอคทีฟ การติดตั้งตัวแปลงความถี่พร้อมชุดป้อนกลับพลังงานช่วยให้ผู้ใช้สามารถกำหนดอัตราการชะล้าง ความเร็ว และปริมาณของเหลวของชุดสูบน้ำโดยอิงจากระดับของเหลวและแรงดันของบ่อน้ำมัน ช่วยลดการใช้พลังงานและเพิ่มประสิทธิภาพของปั๊ม ลดการสึกหรอของอุปกรณ์ ยืดอายุการใช้งาน ให้ประสิทธิภาพสูง ประหยัดพลังงาน และต้นทุนต่ำ และทำงานอัตโนมัติภายใต้สภาวะการประหยัดพลังงานสูงสุด อย่างไรก็ตาม เนื่องจากโหมดการทำงานของตัวแปลงความถี่และอุปกรณ์ป้อนกลับ การใช้ระบบป้อนกลับพลังงานทำให้เกิดมลภาวะฮาร์มอนิกอย่างมีนัยสำคัญที่ปลายแหล่งจ่ายไฟ ส่งผลให้คุณภาพของโครงข่ายไฟฟ้าลดลงอย่างมีนัยสำคัญ
ข้อเสีย: ต้องมีการติดตั้งอุปกรณ์ป้อนกลับซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูงและก่อให้เกิดมลพิษต่อระบบไฟฟ้าอย่างมาก
ด้วยการสำรวจเชิงลึกเกี่ยวกับกระบวนการปั๊มแบบคานแขวน เราจึงได้นำตรรกะซอฟต์แวร์เฉพาะทางที่อิงตามกระบวนการควบคุมของหน่วยปั๊มแบบคานแขวนมาใช้ และใช้การควบคุมพลังงานและกำลังไฟฟ้าแบบวงปิดคู่ เพื่อให้สามารถปรับความถี่เอาต์พุตได้อย่างต่อเนื่องและราบรื่น ขจัดการควบคุมแรงบิดเชิงลบ และหลีกเลี่ยงการป้อนกลับของพลังงานจลน์ของมอเตอร์และแรงดันไฟฟ้าบัสสูง นอกจากนี้ ยังบรรลุเป้าหมายในการกำจัดชุดเบรกและอุปกรณ์ป้อนกลับพลังงาน เพื่อหลีกเลี่ยงข้อเสียต่างๆ ของรูปแบบการแปลงความถี่แบบเดิม
แนวคิดหลักของระบบควบคุมนี้คือการควบคุมกำลังขับคงที่ ตัวแปลงความถี่ทำงานบนโหมดควบคุมแบบ PID ที่มีลูปกำลังขับคงที่ การปรับความถี่เอาต์พุตทำให้สามารถควบคุมกำลังขับคงที่ได้ ซึ่งสามารถลดกำลังขับเฉลี่ยได้อย่างมีประสิทธิภาพ ประหยัดพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ และปกป้องกลไกของชุดปั๊ม ในขณะเดียวกันก็ตอบสนองความต้องการแรงกระตุ้น กล่าวคือ ตัวแปลงความถี่ไม่จำเป็นต้องตั้งค่าความถี่การทำงานเฉพาะ และความถี่เอาต์พุตจริงจะถูกปรับโดยอัตโนมัติผ่านลูปปิดแบบ PID ในช่วงจังหวะลง เนื่องจากความเฉื่อยของโหลดสูง เมื่อความเร็วซิงโครนัสต่ำกว่าความเร็วมอเตอร์ มอเตอร์จะผลิตกระแสไฟฟ้า และแรงบิดเอาต์พุตของตัวแปลงความถี่จะเป็นลบ ในเวลานี้ ตัวแปลงความถี่จะเพิ่มความถี่เอาต์พุตโดยอัตโนมัติเพื่อกำจัดแรงบิดเชิงลบและป้องกันไม่ให้มอเตอร์อยู่ในสถานะกำลังขับ ในช่วงจังหวะขึ้น พลังงานศักย์จะถูกแปลงเป็นพลังงานจลน์อย่างสมบูรณ์ ในเวลานี้ ความเร็วสูงสุดและความเฉื่อยจะสูงสุด มอเตอร์จะชะลอความเร็วเพื่อทำงานจังหวะขึ้น เมื่อความเร็วต่ำ ตัวแปลงความถี่จะทำงานในโหมดควบคุม PID ด้วยกำลังขับคงที่ ณ เวลานี้ ตัวแปลงความถี่จะเพิ่มความเร็วของจังหวะขึ้นโดยอัตโนมัติเพื่อดำเนินการจังหวะขึ้นให้เสร็จสมบูรณ์
ตลอดกระบวนการควบคุม เป็นที่ทราบกันว่ามอเตอร์ไม่ได้อยู่ในสถานะกำลังผลิต จึงไม่จำเป็นต้องติดตั้งชุดเบรกและอุปกรณ์ป้อนกลับ RBU ขณะเดียวกัน ตลอดกระบวนการจังหวะ จังหวะลงจะช้าและสามารถจุ่มน้ำมันได้มากขึ้น จังหวะขึ้นจะเร็วขึ้น ลดการรั่วซึมของน้ำมัน: เพิ่มการผลิตน้ำมันได้อย่างมาก
ข้อดี: ไม่จำเป็นต้องติดตั้งอุปกรณ์สิ้นเปลืองพลังงานหรืออุปกรณ์ป้อนกลับ ต้นทุนต่ำ และปรับปรุงกระบวนการสกัดน้ำมันให้เหมาะสมที่สุด ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของเครื่องจักรอย่างมาก แรงดันไฟฟ้าบัสของตัวแปลงความถี่มีเสถียรภาพ การใช้ความร้อนโดยรวมต่ำ และเสถียรภาพโดยรวมดีขึ้น คุณสมบัติทางเทคนิค:
เฉพาะอุตสาหกรรม: อิงตามตรรกะซอฟต์แวร์ของกระบวนการควบคุมหน่วยปั๊มลำแสง ทำให้บรรลุโซลูชันเฉพาะอุตสาหกรรมและชั้นนำได้อย่างแท้จริง
การคัดเลือกความน่าเชื่อถือสูง: ส่วนประกอบสำคัญทั้งหมดมาจากแบรนด์ในประเทศและต่างประเทศที่เป็นที่รู้จัก ช่วยให้มั่นใจได้ถึงเสถียรภาพที่เชื่อถือได้ของส่วนประกอบ
◆ การออกแบบความซ้ำซ้อนขนาดใหญ่: ผ่านการคำนวณที่เข้มงวดและการตรวจสอบเชิงทดลอง ส่วนประกอบสำคัญได้รับการออกแบบด้วยระยะขอบขนาดใหญ่เพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องจักรทั้งหมดมีเสถียรภาพในระยะยาวในสภาพแวดล้อมแหล่งน้ำมันที่รุนแรง
การควบคุมเวกเตอร์ที่ได้รับการปรับให้เหมาะสม: การควบคุมเวกเตอร์แบบตอบรับความเร็วชั้นนำในประเทศพร้อมแรงบิดความถี่ต่ำสูงและการตอบสนองแรงบิดที่รวดเร็ว
◆ ฟังก์ชันจำกัดกระแสและแรงดันไฟฟ้าของซอฟต์แวร์: จำกัดแรงดันไฟและกระแสไฟฟ้าได้ดี จำกัดพารามิเตอร์การควบคุมที่สำคัญได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อลดความเสี่ยงของความล้มเหลวของอินเวอร์เตอร์
ความสามารถในการปรับตัวต่อสภาพแวดล้อมที่แข็งแกร่ง: ด้วยจุดร้อนรวมที่สูง การออกแบบท่ออากาศอิสระ และการอบสีสามหลักฐานที่หนาขึ้น จึงเหมาะสมกว่าสำหรับการใช้งานในระยะยาวในแหล่งน้ำมันกลางแจ้ง
◆ ฟังก์ชันรีสตาร์ทการติดตามความเร็ว: ทำให้มอเตอร์หมุนเริ่มการทำงานได้อย่างราบรื่นโดยไม่มีแรงกระแทก
◆ ฟังก์ชันปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ: เมื่อแรงดันไฟฟ้าของกริดเปลี่ยนแปลง จะสามารถรักษาแรงดันไฟฟ้าขาออกให้คงที่โดยอัตโนมัติ
การป้องกันความผิดพลาดที่ครอบคลุม: กระแสเกิน แรงดันไฟเกิน แรงดันไฟต่ำเกินไป อุณหภูมิเกิน การสูญเสียเฟส โหลดเกิน และฟังก์ชันการป้องกันอื่นๆ