泓格I－7188EX在油田變頻抽油控制系統(tǒng)的應(yīng)用
發(fā)布時間:2008/6/3 0:00:00 訪問次數(shù):328
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| 1 系統(tǒng)開發(fā)的必要性 為了提高勝利油田采油設(shè)備工作狀態(tài)參數(shù)的實時綜合測試和控制水平，保證油井高產(chǎn)量、高效率生產(chǎn)，及時發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備可能存在的隱患或發(fā)生的故障，并對盜油等行為進行及時的監(jiān)測和制止，必須實施采油的自動監(jiān)控和管理。同時，在勝利油田采油設(shè)備中，以游梁式磕頭采油機應(yīng)用最為普遍，數(shù)量也最多。但傳統(tǒng)的磕頭機普遍存在著起動沖擊大，運行耗電多，效率低下等諸多問題，加之油井情況復(fù)雜，斷桿、燒電機等現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，對電動機沒有可靠的保護功能，設(shè)備維修量大，急需對現(xiàn)有的采油機設(shè)備進行改造。為此，我們利用泓格的i-7188exd以及i-7000模塊對大沙莊的12臺采油設(shè)備采用了分布式變頻采油控制方式，其應(yīng)用效果十分明顯。 2 工作原理 2.1 恒速采油的弊端和變頻采油的必要性 作為采油設(shè)備，其運動為反復(fù)地上下提升，一個沖程提升一次，其動力來自于電動機帶動的兩個重量相當(dāng)大的鋼質(zhì)滑塊，當(dāng)滑塊提升時，類似于杠桿的作用，將采油機桿送入井中，滑塊下降時，采油桿提出帶油至井口，由于電機轉(zhuǎn)速一定，在滑塊下降過程中，負荷減輕，電機拖動產(chǎn)生的能量勢必進入再生發(fā)電狀態(tài)，造成主回路母線電壓升高，頻繁的高壓沖擊會損壞電機，對電動機沒有可靠的保護功能，一旦電機損害，造成生產(chǎn)效率降低、維護量加大，極不利于抽油設(shè)備的節(jié)能降耗，給企業(yè)帶來了較大的經(jīng)濟損失。 假如采用變頻調(diào)速技術(shù)，效果則完全不一樣：根據(jù)電機理論可知，其轉(zhuǎn)速公式為：n=60f/p×(1－s)。其中：p為電動機的極對數(shù)，s為轉(zhuǎn)差率，f為供電電源的頻率，n為電動機的轉(zhuǎn)速，可看出，電機轉(zhuǎn)速與頻率近似成正比，改變頻率即可以平滑地調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，而對于變頻器而言，其頻率的調(diào)節(jié)范圍是很寬的，可在0～400hz之間任意調(diào)節(jié)，因此電機轉(zhuǎn)速即可以在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。同時變頻調(diào)速器具有低速軟啟動，轉(zhuǎn)速可以平滑地大范圍調(diào)節(jié)，對電動機保護功能齊全，如短路、過載、過壓、欠壓及失速等，可有效地保護電機及機械設(shè)備，保證設(shè)備在安全的電壓下工作，具有運行平穩(wěn)、可靠，提高功效等諸多優(yōu)點，是采油設(shè)備改造的理想方案。在本系統(tǒng)中為防止采油滑塊提升時對其軸承及繞組的影響，防止電機過分磨損及過熱，最高頻率設(shè)在50hz。 2.2 系統(tǒng)架構(gòu) 根據(jù)上述分析的變頻控制原理，控制系統(tǒng)必須有控制器以及相應(yīng)的控制模塊，由于抽油設(shè)備均在野外工作，基本上處于“無人看管”的工作狀態(tài)，采用工控機等之類的控制器顯然是不合理的，而泓格的嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器i-7188ex具有pc的一切控制功能，只要將其安裝在防雨、防電等場合，便可工作，同時利于現(xiàn)場安裝，滿足設(shè)計要求。為此，圍繞i-7188ex控制器，必須有相應(yīng)的功能模塊與之配合才能完成控制任務(wù)，為此我們選用了i-7024模擬量輸出模塊，讓其輸出的模擬信號作為變頻器的輸入控制信號，i-7060作為相應(yīng)控制開關(guān)的控制模塊、i-7017實時采集輸油管路的流量，控制系統(tǒng)的架構(gòu)圖見圖1所示。 由于下莊采油隊有12臺抽油機，為便于“集中管理、分布式控制”，在小隊的控制室安裝有一臺監(jiān)視控制計算機，主要用來管理i-7188ex，并且實時記錄流量、工作日志、設(shè)備運行的健康狀態(tài)。由于小隊的控制室遠離采油廠的采油統(tǒng)計中心，因此，巡視人員將定期攜帶移動式筆記本電腦通過hub與控制計算機采用tcp/ip協(xié)議下載控制計算機的記錄參數(shù)，然后回采油統(tǒng)計中心將各個采油分隊的記錄參數(shù)匯總、統(tǒng)計，達到了對采油設(shè)備工作狀態(tài)參數(shù)的綜合測試以及管理的目的。在圖1所示的架構(gòu)圖中，i-7188ex與i-7000模塊采用rs-485通信、i-7188ex與控制計算機采用tcp/ip通過hub相連并通信，從而實現(xiàn)了分級控制、分級管理，利于維護、安裝、移動和拆卸，是一種比較優(yōu)良的采油設(shè)備控制系統(tǒng)。 圖1：控制系統(tǒng)的架構(gòu)圖 2.1 采油變頻調(diào)節(jié)過程 變頻采油是當(dāng)滑塊下降過程時，經(jīng)i-7188ex邏輯判定,將控制信號通過i-7024送至變頻器，調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，讓滑塊根據(jù)井口真空度以及電機所帶負荷變速下降，當(dāng)采油滑塊提升時，為防止油錘現(xiàn)象的產(chǎn)生，采油泵的啟停將采用聯(lián)動方式，即三臺油泵共一個出口閥門。變頻聯(lián)動方式有變頻泵固定方式和變頻泵循環(huán)方式。變頻泵固定方式最多可以控制7臺泵,可選擇“先開先關(guān)”和“先開后關(guān)”兩種順序關(guān)泵；變頻泵循環(huán)方式最多可以控制4臺泵，系統(tǒng)以“先開先關(guān)”的順序關(guān)泵。本系統(tǒng)采用變頻泵循環(huán)方式，這樣，將3口油井的采油泵采用變頻聯(lián)動方式采油，不僅降低了能耗，保護了電機，更為重要是使輸油管路的壓強恒定，流量恒速，利于計量與管理。 2.2 效益分析 在開采前期，由于儲油量大，供液足，為提高功效，我們采用提高轉(zhuǎn)速 http://www.cnbpq.com
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