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抽油机电机的ΔY双向自动切换控制

时间:2017/7/15 9:04:00   来源:本网   添加人:admin

  切换控制仪本文介绍了该仪器的双向切换控制原理仪器的软硬件系统组成。现场试验结果表明该仪器可以明显降低功率消耗,提高功率因数,是一种具有节能和电机过载保护功能的新技术。

  r垂0言游梁式抽油机的电机配置存在先天性的“大马拉小车”问题,即装机功率远大于实耗功率,其结果是使电机的负载率很低,能量浪费严重,抽油系统效率低下⑴。实践证明实行A/Y切换是一种投资少见效快的节电方法。普通A/Y控制技术的做法是,以A形接法启动电机,随后自动切换至Y形接法并一直保持在这种状态下进行抽油作业该方法虽然具有节电功能,但在Y形接法下进行作业时,一旦遇到卡泵,结蜡,管线封冻等故障,由于无法自动切换到A形接法,电机将因超载很快烧。

  这种情况在我国高寒和结蜡严重的油田屡见不鲜。针对上述问题,本文发展了一种电机A/Y双向自动切换控制仪以下简称双向仪),该仪器可以根据电机当前负载情况自动选择适当的接线方法,并具有严重超载时的自动停机功能,是一种抽油机节能与安全监控的新技术。

  1仪器工作原理典型的抽油机电机负载功率如所示,图中采样时间抽油机电机的功耗变化与科研。

  -B为上冲程段,B-C为下冲程段上下冲程中都出现一个功率峰值。实践表明,当抽油过程中因故障造成电机负荷增大时,将出现功率曲线的整体或局部上移23.为此,采用功率变送器对电机功耗进行实时测量通过微处理器进行数据分析找到每一冲程中对应的最大功率峰值P,将该值与临界控制值进行比较雁据比较结果决定应采取的接线方式从而可使电机输出功率自动与抽油机负载变化相适应。

  功率峰值P与应采取的接线方式可由以下关系决定:功耗状态接线方工Y接法。接法停机上述关系中P(为。与Y相互切换的临界功率值,P)为严重过载临界值,其数值可通过仪器的人机接口进行设定。

  电控箱的接口关系进行了重新设计,实现了人工控制、自动延时控制与双向仪自动控制三者间的良好配合。

  控制系统的软件流程如所示。

  图"控制系统软件流程仪器的组成与控制过程控制系统原理图双向仪的硬件系统由功率变送器单片机系统,A/D和开关量输出电路组成,其结构原理如所示。

  功率变送器将当前电机的输出功率转换成4 720A的电流信号,经过A/D转换器进行数模转换。采用MCS -80C52单片机作为控制系统核心其内含的8KE2PROM程序存储器和256字节数据存储器大大简化了外围电路。采用串行E2PROM芯片扩充外部数据存储器用于人工设定参数的掉电保存。开关输出量通过3路仪表继电器直接控制交流接触器的动作,人机界面由5只轻触式按键和4位LED显示器组成。

  为兼顾抽油机对人工控制的要求,对双向仪与仪器上电并经过初始化和参数设置后,先以!

  形接法启动电机此后,在软件的控制下开始功率信号的采样和数据分析。若判断电机为超载状态(PmaX>Pc)则立即中止电机运行,显示故障信息,等待人工排除故障;若判断电机为欠载运行状态(PmaX,Py),则还需要进一步判断电机负载是否满足电机切换至Y形接法,否则继续保持!形接法。如此循环进行便实现了电机的A/Y双向自动切换和过载保护。为避免因功耗信号的偶然增大或减小引起接触器的频繁切换,系统在发出切换指令前需要对数据进行多次核实。

  3现场使用效果本文研制的双向仪样机已在江苏油田黄珏作业区的油井进行了现场试验,试验在装有22KW三相异步电机的8型游梁式抽油机上进行,以电机平均有功功率和平均功率因数作为检验结果。试验数据采用AE2060型电力谐波钳形分析仪进行测试。为考察双向切换的可靠性,采用改变实际状态与临界设定值(Pa、P和Pc湘对关系的办法模拟电机负载(下转第56页)圈。

  2.2鉴相和脉冲计数用软件鉴相和计数时,可将手摇脉冲发生器的A相和B相信号接到一个I/O输入端口的两位:ABIT、BBIT,以后程序不停地读这两位的信息。具体思路为见):首先从I/O端口ABIT检测到A相的上跳沿,说明捕捉到手轮发出的脉冲;接着检测B相加果B相此时为高电平,说明B相导前于A相,此时反转,如果B相此时为低电平说明B相落后于A相此时手轮正转;根据相应轴向的手轮脉冲当量!1和系统脉冲当量!2,计算出手摇脉冲发生器的一个脉冲相应于系统发往具体每轴的脉冲数NUMBER(如为浮点数得格外注意,可采用浮点部件计算)>NUMBER,1/!2,再将NUMBER回变量TOTALNUMBER中;以后每次进入中断服务程序的驱动模块时,向轴伺服发1个脉冲,从变量TOTALNUMBER减去1直到为零。

  2.3轴向确定所示流程图是中断服务程序的通用流程图,没有涉及手摇脉冲发生器轴向选择的情况。在工作过程中,上位控制程序不停检测手轮状态和轴向以及倍率选择的值,并随时将变化通过上下层的接口告知下层中断丨服务程序,中断丨服务程序检测接口中轴向信息,并根据此值来调用相应轴向的驱动置位A相标志否,A相不为上跳沿是,A相为上跳沿A相为苓“标忐驱动轴正向运动驱动轴反向运动否,反向中断返回S”方向“标记图!中断服劳程序流程图本文采用软件方式实现手摇脉冲发生器的鉴相及脉冲计数,程序设计模块化,结构清晰;采用中断处理方式,实时性好,可靠性高,在笔者所参与开发的车床、铣床、滚齿机数控系统上都有良好应用。