抽油机智能控制系统
抽油机智能控制系统研制
抽油机智能控制系统研制姜 浩1,丛 晶1,冷祥伟2(1.中国石油大学(华东)机电工程学院,山东东营257061;2.中国石油管道局,北京102488)Development of Int elligence Conservation Control Device for Pumping U nitJIANG Hao 1,CONG Jing 1,LENG Xiang wei 2(1.China U niversit y of Petro leum (H uadong )Colleg e of M echanical and Electr ical Engineer ing,Dongy ing 257061,China;2.T he P et ro leum Pipe Bureau of China,Beijing 102488,China)摘要:研制了一种新型的抽油机智能控制系统,以单片机为控制核心,变频器作为执行部件,以监测抽油机实时载荷和功率为控制依据,通过系统的智能算法,在保证油井产量的前提下,最大限度地节约电能,降低机械磨损;通过GPS 通讯手段,实现了油井实时数据的被动式传输和故障信息的主动式报警功能.关键词:抽油机;变频器;智能控制;节能中图分类号:T P273文献标识码:A文章编号:1001 2257(2010)07 0017 02收稿日期:2010 04 09Abstract:A new kind of intelligence conserva tion contro l device for pumping unit w as devel o ped.It is based o n MPU technolog y ,by using Frequency T ransformer to drive motor,mo nitoring the real tim e load of pumping unit and po w er o f motor,creating a intellig ence algo rithm to steady oil o utput,sav e pow er and reduce m echanism abra sion m aximumly.W ith GPS,the system r ealized the function o f r eal tim e data of oil w ell passiv e and fault query inform ation active tr ansm issio n.Key words:pumping unit;frequency trans form er;intelligence contro l;save pow er0 引言随着油田建设规模的迅速发展和石油需求的增长,我国油田节能降耗面临的压力愈来愈大,对现今常用的抽油机进行节能技术改造已成为迫切任务[1].抽油机在设计时系统的功率都留有一定的裕量,正常运行时都是带载启动,需要较大的启动力矩,为使抽油机顺利启动,一般按最大转矩选配电动机,而正常运行时只需启动力矩的约三分之一,所以抽油机正常工作时,电动机的实际输出功率比较小,功率因数很低[2],如何提高电动机的效率是一个问题;在一些稠油区块,由于稠油的粘度大和流动性差,在抽油的下冲程时,光杆无法以正常速度下落,容易造成光杆压弯的现象,所以抽油机不能以正常的速度运行,如果调整转速,抽油的效率又很低下,提高稠油的产量是一个亟待解决的问题;抽油机一般都是远离采油小队,有的路途遥远,一旦采油现场出现电气、机械和人为等故障,无法及时获取故障信息,原油生产就会产生不必要的损失,如何及时获取采油现场实时数据,在出现事故时及时报警,也是一个亟待解决问题.针对上述问题,研制开发了智能型抽油机控制系统,较好地解决了抽油机效率不高、稠油采收量小和油井事故无法及时发现等问题.1 系统总体方案设计抽油机运行过程中大多数情况下电动机处于轻载状态,运行效率和功率因数都很低.其主要原因是抽油机载荷特性与普通三相异步电动机的工作特性不匹配,通过在抽油机上安装变频调速器,可以实现矢量控制,根据抽油机的特性自动调节电动机的输出功率,提高了系统的功率因数(可由原来的0 25~0.5提高到0.9以上),从而减少供电电流,减轻了电网及变压器的负担,降低了线损.针对稠油井采油效率低下的问题,充分利用变频器频率可调功能,采用闭环控制,实时监测油井的载荷数据,将抽油机的动态示功图曲线和电动机的速度建立联系,将电动机的功率因数曲线和输出扭矩建立联系,实现了动态的调整抽油机速度的自适17 机械与电子 2010(7)应、自学习模式,在抽油机上冲程时,提高冲次,在下冲程时降低冲次,防止碰撞光杆,这样既提高了原油的获取,又减少了事故的发生.针对抽油机数据无法实时获得和故障无法及时发现的问题,系统采用实时数据的被动式传输和故障信息的主动式报警方式,以GPS 无线数传模块为载体,可根据用户的需求实现数据透明传输和短信2种数据获取方式.当上位机发出所要实时数据的命令时,现场控制的智能系统将根据上位机的要求发送实时的抽油机工作电压、工作电流、输入功率、输出功率、功率因数、冲次和示功图等信息;当用户使用短信模式时,可通过短信模式实现现场基本数据的获取.2种方式均同时在线.抽油机智能控制系统以高性能微处理器STC89C516RD+芯片为核心,该芯片具有44个I/O 口,3个定时计数器,内部EEPROM 达到64kB,可以很好地满足电路设计的要求[3].变频器采用富士FRS30G11S 4CX,采用现场总线控制,以标准帧作为通讯协议,可实现实时控制.采用高精度电流、电压互感器,高性能电力参数采集模块,0.5级载荷传感器,以及具有数据和短信同时在线的GPS 模块实现系统配置.系统总体设计如图1所示.图1 智能控制系统总体设计2 系统功能设计抽油机智能控制系统是根据油田数字化管理的现有状况,运用数字处理及智能控制技术,实时监测抽油机的运行状态,并根据负载的变化,在满足电动机运行转矩的情况下,自动选择最佳功率点提供抽油机电动机的用电,实现电动机的软启动、软停止,节省了的能耗,减少了抽油机机械的磨损,达到节能降耗的目的.该系统采用高性能微处理技术,内置的专用控制软件能及时准确地动态调整电动机的运行状态、检测运行参数,保障电动机的正常稳定运行;通过键盘可以在现场针对每台抽油机的电动机运行特点和参数进行设定,参数不会因停电而丢失;根据设置的参数可对电动机进行实时检测,具有过流、缺相、过压、短路、过载和故障记忆保存等功能,液晶显示现场实时参数;具有工频、变频手动切换功能;可根据设置载荷、功率参数自动调节抽油机的冲次,提高原油获取率;能够自动采集示功图、冲次、上冲程最大电流、下冲程最大电流、电流平衡度和系统运行总时间;无线数传GPS 模块可以实现实时数据的被动传输和故障信息的主动报警,减少了油田小队巡井工作量,能够及时处理现场故障,减少不必要的停井时间.系统功能如图2所示.图2 智能控制系统软件功能3 软件实现控制软件采用C51语言编制[4],以监测油井实时的载荷为基本依据,以监测油井电机的实时输出功率、功率因数曲线为辅助依据,对每一口井的初始特性、稳态特性(空抽特性、满抽特性)进行分析,从而对每口油井建立自己的动态载荷、功率因数曲线,根据所获得数据,确定系统的冲次,从而实现在不减少产量的前提下,尽可能地减少系统的实际能量消耗.针对稠油井,系统采取冲次自动调整的方法,根据现场设置参数,以悬点载荷为参考依据,设置抽油机运行的上限和下限频率,将运行频率段细分与悬点载荷的最大最小值建立动态对应关系,实现抽油机冲次的在线实时调整,很好地解决了抽油开采的问题.为了便于现场数据的分析,系统留有9针通讯接口,现场数据读取只需采用笔记本电脑接上串行通信电缆,启动数据分析软件,即可实时获取抽油机的各种数据信息,亦可实时采集抽油机的示功图,将数据保存后,就可实现当前抽油机数据的报表打印、线绘制等操作,便于现场数据的分析.18 机械与电子 2010(7)4 结束语系统以高性能单片机为运算控制核心,科学调整抽油机的运行模式,变固定不便的机械运动为动态的智能运行,在保证产量的同时降低设备的维护费用和能源使用.采用特性控制与示功图、功率图相结合的方法,不断地对抽油机载荷曲线、功率曲线进行调整,通过变频器对电动机的运行频率控制,提高了原有的获取率和解决稠油开采效率低下的难题.采取GPS 无线数据传输模块,实现数据的应答传输和短信主动传输,保证现场数据和故障信息的实时性.系统具有对电动机的保护功能,避免由于故障烧电动机事故的发生.该系统已在胜利油田、辽河油田成功使用,整体效果十分理想,尤其对于稠油开采特别适合.参考文献:[1] 梁 旭,等.节能电控装置在抽油机节能改造上的应用[J].石油化工应用,2008,(2):79-80.[2] 林萍萍,等.游梁式抽油机变频调速控制装置的研制[J].电气传动,2008,38:51-53.[3] P&S.武汉力源电子有限公司产品资料手册[EB/OL ].http://w ,2008 02 15.[4] 马忠梅,等.单片机的C 语言应用程序设计[M ].北京:北京航空航天大学出版社,2007.作者简介:姜 浩 (1977-),男,黑龙江哈尔滨巴彦人,讲师,硕士,研究方向为机电一体化、计算机测控和智能控制等;丛 晶 (1979-)女,辽宁营口九寨人,助教,学士,主要从事教学研究与管理工作.基于混沌理论的动态密钥产生器设计及其应用钱 涛(苏州工业职业技术学院电子工程系,江苏苏州215104)Dynamic Key Based on Chaos Theory and Its Application Generator DesignQIAN Tao(Depar tment o f Electro nic Eng ineer ing,Suzhou Institut e o f Industrial T echno lo gy ,Suzhou 215104,China)摘要:利用混沌同步理论,产生随机的动态密钥,借助H T46R24,应用此动态密钥结合RSA 加解密原理,来实现保密通信系统.此系统不但具有相当高的保密功能,而且与V CO 为主的调变技术比较,具有更好的稳定性.关键词:混沌同步理论;动态密钥;保密中图分类号:T N92文献标识码:A文章编号:1001 2257(2010)07 0019 03收稿日期:2010 04 06Abstract:In this paper,synchro nization of cha o s theory to generate random dy namic key ,w ith H T46R24,applicatio n of this dynam ic co mbinatio n of RSA encryption and decry ption key pr inciples to achieve secure comm unicatio n system.This system no t only has a v ery high security function,but also VCO based modulation of co mparison,has betterstability.Key words:chaotic synchro nized;dynamic key;secrecy0 引言混沌系统是设计保密通信系统的新技术[1].本设计即是结合混沌理论及RSA 加解密运算的设计理念,利用混沌信号直观上像干扰信号,且难以预测的特性,来设计动态密钥产生器,提供信息更安全及更可靠加解密模式.1 工作原理使用混沌信号来调控VCO 作为加解密的依据,最大的问题就是由于V CO 对于微小电压值极为敏感,所以主 副混沌系统之间的微小误差,就可能造成信息解密错误.为此,用新的加解密方法,即利用混沌信号作为一种随机选择r 模组以及P K 值19 机械与电子 2010(7)。
抽油机井变速运行智能控制技术应用及推广
抽油机井变速运行智能控制技术应用及推广摘要：抽油机井闭环控制技术是为了实现抽油机井的供排协调智能排采，为了解决低产低效井存在产液波动，人工调整工作制度无法适应油井供液能力变化的问题，研发了变速运行智能控制技术，该技术在原有供排协调技术的基础上，进一步降低油井运行能耗，持续提高系统效率、是实现抽油机井智能排采的又一重要技术。
关键词：抽油机井；变速运行；控制技术一、技术分析1、主要技术原理⑴大闭环调冲次控制技术原理及应用大闭环调冲次供采协调技术是通过安装抽油机井变频控制柜、示功图、电参数传感器，RTU及远程通讯模块，实现现场采集抽油机井示功图及电功率曲线，通过远程通讯模块上传至局域网内的集中分析控制平台，由服务器进行分析计算后将调参信息反馈给单井控制单元，控制单元调整变频器输出频率，从而实现油井远程调参、供采协调的目的。
控制参数为动液面，数据来源为示功图计算结果，采集频率一般为1小时一组数据，需要网络支持。
⑵小闭环控制技术原理及应用为了解决无网络覆盖的边零井的智能排采问题，研发了小闭环控制技术，该项技术是将大闭环控制技术中安装在服务器上的平台软件分析计算功能移植到了单井PLC上，无需网络传输，可以实现单井井场的实时采集和就地分析计算反馈，控制变频实现调参。
控制参数为动液面，数据来源也是示功图计算结果，采集频率可调，需要PLC具备闭环计算分析功能。
⑶变速运行智能控制技术原理及应用抽油机井变速运行控制技术是根据悬点的载荷变化，结合光杆运行速度与加速度的控制，消除杆柱惯性载荷的影响，通过降速增加电机输出扭矩实现功率输出曲线“削峰填谷”的形态，通过载荷随动控制实现抽油机电机的变速运行输出，从而改善杆柱受力状况，提高井下泵的充满系数、实现低能耗长效运行。
闭环控制参数为井口产液量，采集频率为每一冲次，需增加变速运行控制模块，可嵌入大、小闭环控制装置，实现变速运行智能控制。
2、适用条件抽油机井变速运行智能控制技术适用于游梁式抽油机电机的变速驱动，适应电机类型为：永磁同步电动机、普通三相异步电动机、超高转差电动机。
智能化抽油节能测控系统设计
智能化抽油节能测控系统设计发布时间：2021-10-22T07:12:29.494Z 来源：《基层建设》2021年第20期作者：郭保1 昋红霞2 王玉莲2[导读] 摘要：目前节能技术主要从节能电机的匹配、无功补偿、抽油机平衡调整、变频控制系统改造、降低运行负荷等方面着手，但低渗透油田典型的低产液特性限制了常规节能改造技术，常规节能改造技术的特点是吨液能耗高、系统效率低，不能有效解决油泵空抽造成的电能浪费问题。
1长庆油田分公司第一采油厂测试实验大队陕西延安 717502；2长庆油田分公司第一采油厂侯市作业区陕西延安 717502摘要：目前节能技术主要从节能电机的匹配、无功补偿、抽油机平衡调整、变频控制系统改造、降低运行负荷等方面着手，但低渗透油田典型的低产液特性限制了常规节能改造技术，常规节能改造技术的特点是吨液能耗高、系统效率低，不能有效解决油泵空抽造成的电能浪费问题。
针对这些问题，为了提高抽油机的举升效率，降低能耗，该研究通过数据采集、分析和综合应用，形成了一套智能节能抽油机测控系统，实现了抽油机的优化控制、状态监测和故障诊断。
关键词：空抽；测控系统；节能；智能化由于油层开发整体不断趋向老龄化，抽油机抽汲能力远大于油井的渗透能力，油泵空抽及其造成的电能大量浪费、抽油机寿命缩短问题持续恶化，严重时破坏井下地质结构及原油压力平衡，致使油井提前枯竭。
同时，油田现场还存在抽油机系统状态监控及故障诊断实时性差、可靠性低等问题。
这不仅危害采油生产安全，降低油田生产能力，给国家和油田企业带来巨大经济损失，也给油田企业及社会的稳定与和谐发展造成严重影响。
1 系统结构测控系统由后台ＰＣ、以数字信号处理器和单片机结构为核心的智能测控装置和ＧＰＲＳ通信模块组成。
上位机采用ＰＣ作为整个系统的高层管理设备，实时监测和管理单台或多台抽油机的工作过程，实现诸如数据存储、查询、分类统计、实时保护、实时报警、信息查询等功能。
同时工作人员可以通过后台ＰＣ对抽油机发出控制指令，实现抽油机的远程启、停控制。
抽油机智能调平衡装置的研制
引文：冯静，陈雷，杜广纯，等．抽油机智能调平衡装置的研制[J]．石油石化节能，2023，13（8）：47-51.FENG Jing，CHEN Lei，DU Guangchun．Devlopment of intelligent balancing device for pumping unit[J]．Energy Conserva-tion in Petroleum&PetroChemical Industry，2023，13（8）：47-51.抽油机智能调平衡装置的研制冯静1陈雷2杜广纯3刘春雨4刘春红5（1.大庆油田有限责任公司第三采油厂；2.大庆油田有限责任公司第七采油厂；3.大庆油田装备制造集团；4.大庆油田有限责任公司井下作业分公司；5.大庆油田有限责任公司第二采油厂）摘要：游梁式抽油机是油田目前主要采用的举升装置，游梁式抽油机井的耗电量占油田总用电量的40%。
由于抽油机悬点在运动时，上下冲程中受到载荷不均匀，通常采用调平衡的方法来减小对抽油装置的影响，但普遍存在平衡效果差，能耗高的问题。
针对油田游梁式抽油机调平衡过程中存在的问题，开展游梁式抽油机智能调平衡装置研究。
在常规游梁式抽油机基础上，增加尾平衡梁，将原来的曲柄平衡方式改为曲柄与尾平衡梁的复合平衡方式，通过传感器监测抽油机平衡率，控制系统根据平衡率给出平衡调整信号，控制驱动机构带动尾平衡梁向平衡块移动，从而实现抽油机平衡自动调节功能。
通过试验，抽油机电流平衡率为85%～100%，功率平衡率为50%以上，改造后可节约8%～10%的能耗。
关键词：抽油机；智能调平衡；平衡率；节能DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2023.08.010Devlopment of intelligent balancing device for pumping unitFENG Jing1，CHEN Lei2，DU Guangchun3，LIU Chunyu4，LIU Chunhong51No.3Oil Production Plant of Daqing Oilfield Co．，Ltd．2No.7Oil Production Plant of Daqing Oilfield Co．，Ltd．3Daqing Oilfield Equipment Manufacturing Group4Downhole Service Company of Daqing Oilfield Co．，Ltd．5No.2Oil Production Plant of Daqing Oilfield Co．，Ltd．Abstract：The beam pumping unit is the main lifting device currently used in oilfield and the electric-ity consumption of beam pumping unit accounts for40%of the total electricity consumption in oilfield．Because it is unevenly loaded in the upper and lower strokes when the suspension point ofpumping unit is in motion，the balancing method is usually used to reduce the effect on the oil pumping device．However，this work generally suffers from poor balancing effect and high energy consumption．In re-sponse to the problems existing in the balancing process of beam pumping unit，the study of intelligent balancing device for beam pumping unit is carried out．On the basis of the conventional beam pumping unit，the tail balancing beam is added，and the original crank balancing[3]method is replaced by the composite balancing method of crank and tail balancing beam.Firstly，it relies on the sensor to monitor the balance rate of pumping unit，and then according to the balance rate，the control system gives the balance adjustment signal and controls the driving mechanism to move the balancing block on the tail balancing beam to achieve the automatic adjustment function of pumping unit balance．Through the tests，the current balance rate of pumping unit is between85%and100%and the balance rate of power is more than50%，which can save8%~10%of energy consumption after transformation．Keywords：pumping unit；intelligent balance；balance rate；energy conservation第一作者简介：冯静，工程师，2008年毕业于大庆石油学院（石油工程专业），从事油田三次采油技术，133****9560，**************************.cn，黑龙江省大庆市萨尔图区第三采油厂采油工艺研究所，163000。
YDJS系列抽油机变频调速智能控制装置!!!
YDJS系列抽油机变频调速智能控制装置YDJS系列抽油机变频调速智能控制装置是最新一代抽油机节能、高效、增产控制产品，具有其他节能柜无法比拟的优点：可以根据油井产液量变化自行调节抽油机冲次及上、下冲程速度比，提高泵效及降低吨油耗电，可以降低电动机及变压器等设备装机容量，有效解决抽油机调平衡问题，采用少量的开关顺序电路不仅减少了装置故障率，同时也降低了装置的成本及维护费用，结构简单合理，性价比很高。
一、技术参数智能控制装置工作电压：380V±15% 可调频率范围：0－80Hz软启动时间：S≥10秒（任意设定）可调冲次：1－12次/分三相异步电动机额定功率：7.5－55 kW可调时间：5－60秒/次对应变频器额定功率：7.5－55 kW 功率因数：COSΦ≥0.95对应变压器额定功率：10－80 kW 降低吨油耗电：≥10%最大上、下冲程速比：1:3或3:1 提高泵效或产液量：10%-30% 二、结构YDJS系列抽油机变频调速智能控制装置主要由智能化变频调速器、电位器、位置传感器及简单的开关顺序电路组成，另外可选配流量传感器、网络通讯模块等部件，是最新一代有杆泵抽油机智能控制柜。
三、用途该智能控制装置可取代现有各种井口控制柜、软启动器、油井节电器、功率因数补偿装置等，另外可做为移动式调参装置，优化抽汲参数，实现油井产量最大化，无级调冲次功能可使油井抽汲能力不断与变化的井底流入条件相匹配，提高油井采收率。
四、特点(1) 装置具有软启动、延时启动及来电自启动功能，可有效减少电网冲击，提高系统功率因数（COSΦ≈1），可大大降低电机、变压器的装机容量，解决了机采井“大马拉小车”难题。
(2) 可根据井下泵阀漏失、油井供液及产液量的变化情况无级调节抽油机冲次及上、下冲程的速度比，优选最佳抽汲参数，提高泵效。
(3) 对电动机具有动态功率因数补偿及根据负载变化情况动态调功功能，提高电机运行效率，使三相异步电动机的硬特性变软，减少泵柱塞冲程损失，提高泵效，延长油井检泵周期。
浅谈抽油机节能及智能间抽控制
１ 抽 油 机节 能 器 的 主能 装 置从 节 能 原 理 上 看 ，大 致 可 以分 为 电机 节 能 、 变矩 节 能 、变 结 构 节 能 、变 平 衡 方式 节 能 和 摆 杆 式 节 能 ５种 方 式 。其 中 ，后 ４种节 能 方 式 是 针 对 游 梁 式 抽 油 机 机 械 结 构 的 节 能 方 式 ， 显 然 ， 改 变 抽 油 机 机 械 结 构 的 方 式 存 在 一 个 明 显 的 缺点 ，必 须 对 油 井进 行 改 造 ，不 仅 成 本 高 ，从 实 际节 能 效 果看 也不 是 很 理 想 。而 电 机 节 能 则 主 要 是 针 对 抽 油 机 的 电 气 性 能 而采 取 的节 能 方 式 。 实 际上 ，抽 油 机 的 电 动 机 多数 以轻 载 ，即 “ 马拉 小 车 ” 的 大 工 况 运 行 ，这 些 固 有 特 性 决 定 了 拖 动 电 机 功 率 的利 用 率 很 低 ， 因此 提 高 拖 动 电 机 的负 荷 率 是 实 现 节 能 的 途 径 之 一 。 ２ 调 节 电 动 机 定 子 端 电 压 ， 合 理 匹 配 电 动 机 负 荷 率 由 于 抽 油 机 的 功 率 档 次 有 限 ， 如 ３ｋ ０ Ｎ，６ ｋ ０ Ｎ，８ ｋ ０ Ｎ， １０ Ｎ等 ， 而每 一 口油 ０ｋ 井 的 参数 都 不 一 样 ，在 选 配 抽油 机 时 ，不 可 能 做 到 量 体 裁 衣 ， 刚 好 和 抽 油 机 的 功 率 档 次 相 匹 配 ， 一 般 留 有 一 定 的 功 率 裕 量 ；各 型抽 油机 在 配 用 电 动 机 时 ，为 了保 证 抽 油 机 在 各 种 工 况 下 正 常 运 行 ， 也 留 有 一 定 的 功 率 余 量 ； 随 着 油 井 由 浅 入 深 的抽 取 ，油井 的产 液 量 越来 越少 ，抽 油 机 的 负 荷 也相 应 减 小 。 由 于上 述 原 因 ，就 造 成 了 抽 油 机 的 实 际 负 载 率 普 遍 偏 低 ，大 部 分抽 油 机 的 负载 率在 ２ ０％ ～３ ０％之 间 ， 最 高也 不 会超 过 ５ ０％，形 成大 马 拉小 车的 现 象 。 而 当 电动 机 处 于 轻 载运 行 时 ，其 效 率 和 功 率 因 数 都 较 低 ，此 时 若 适 当 调 节 电 动 机 定 子 的端 电 压 ，使 之 与 电 动 机 的 负 载 率 合 理 匹 配 ，这 样 就 降 低 了 电 动 机 的 励 磁 电 流 ，从 而 降低 电 动 机 的 铁 耗 和 从 电 网 吸 收 的 无 功 功 率 ， 可 以 提 高 电 动 机 的 运 行 效 率 和 功 率 因 数 ，达 到 节 能 的
基于变频与能量回馈技术的抽油机控制系统_林敏
应用技术基于变频与能量回馈技术的抽油机控制系统林敏1刘雪雁1潘宏昆2徐慧卿1(11大连轻工业学院21大连佳云高层建筑机械有限公司)摘要针对抽油机的节能配电装置节能潜力巨大的现状,在综合国内外先进技术与方法的基础上,研制出基于变频调速和能量回馈双重技术的抽油机智能节电控制系统,分别采用了上冲程时满负荷功率运行的省电型闭环控制方式和下冲程时再生电量的回馈电网方式。
在某油田的试运行表明,该智能节电控制系统实现了抽油机的高效运行和节能降耗。
关键词变频调速能量回馈抽油机智能节电控制系统引言抽油机是油田开采过程中的最大耗电设备。
其平均装机容量在47k W左右,而实际运行时平均功率为9138k W左右,只占装机容量的20%,电动机负荷率极低,约为16%,电力消耗约占原油生产成本的20%~30%[1]。
因此,节能潜力非常可观。
目前抽油机节电技术有两大类:一是开发不同类型的专用节能电动机;二是开发各种节能配电装置。
两者比较,后者的节能潜力较前者更大。
目前我国普遍应用的节能措施是采用变频器加无功补偿电容器的方式。
近几年来比较受欢迎的一种模式是采用变频器及配套的PLC、单片机等设备组成智能调控装置[2~4],可实现无级调速,改变冲次和上下冲程速比等。
但仍存在一些问题,主要有:①其系统控制是开环控制,对不同的负荷只能靠手动方式调整;②抽油机负功率产生的电能多采用制动电阻泄放方式而浪费掉。
笔者研制的智能节电控制系统完全解决了上述问题。
抽油机节电控制原理具有变频调速和能量回馈双重技术的智能节电控制系统分别体现在抽油机的上、下冲程运行中。
11上冲程时采用满负荷运行的定值闭环控制方式抽油机负荷是1种带有冲击性的时变负荷,启动初始状态要求拖动电动机的启动力矩是抽油机实际负荷的3~4倍,而且这种位能性负荷上下冲程变化大、功率因数低、而不同油井原油的粘度又相差很大,当高凝或稠油时,往往启动十分困难。
因此,通常是按抽油机的最大功率来配备电动机。
抽油机井智能间抽控制技术及其方案解析
抽油机井智能间抽控制技术及其方案北京金时公司单项技术介绍1.间抽控制的优点●缩短抽油时间，减少能量消耗。
通常平均可节约能量20-30%。
●保持了较低的平均液面，意味着较低的井底流压，可使较多的液体流人井底。
通常可增加产量1-4%。
●井下和地面设备的维修费用减少25-30%。
主要是消除了液击现象（此现象可大大增加起油管作业量）。
●最后，使用抽空控制大大增加了系统性能信息的数量和可靠性。
每口井的效率提高了，从而有杆抽油系统的总经济效益也就大大提高了。
（摘自石油工业出版社，“当代有杆泵抽油系统”，刘合/王广昀）2.间抽控制方式●人工控制方式；●自动功图控制方式；●自动液面控制方式；●冲次调节的变频控制：在抽油井间抽控制的基础上，增加变频控制器，然后根据示功图或液面深度得到的油井供液状况，自动调节油井的冲次，实现地层供液能力与抽出能力的最佳匹配。
3.自动功图间抽控制器●原理：•通过示功图的变化判断油井供液情况，决定抽油机的启停。
•自学习功能。
在设定的初始间抽时间的基础上，根据示功图判断得到的油井供液情况，自动学习、逐步逼近油井的最佳间抽时间。
油井供能力发生变化，也将及时自动调整间抽时间。
•可以预设最短抽油时间、最长停抽时间，防止稠油停抽时间长难以再次启动的问题。
并且由于采用角位移传感器，可以判断抽油机平衡块位置，使得抽油机的启动更加顺利。
●设备组成：•井场RTU机柜，主要由RTU集成模块、开关电源、端子、机柜等构成。
•示功图采集一次仪表，主要由固定载荷变送器与角位移变送器构成。
•电机启停模块，检测1-3路电流、并且具有DI/DO端口，控制电机的启停。
●扩展功能：• PDA手操器，读取数据与设置RTU。
•增加数传电台或GPRS模块，即可实现数据的实时远程传输，并可实现远程启停控制与间抽方案调整，以及通过控制中心设定间抽参数，监控间抽状况，实现控制中心人工干预。
4.自动液面间抽控制器●原理：•直接检测套管空间液面的高度，并根据设定允许液面的最高与最低高度，控制抽油机的启停，实现间抽。
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抽油机智能控制系统
抽油机智能控制系统专门针对油田节能降耗，自动化，数字化的生产开发的新一代控制系统。
抽油机智能控制系统，根据抽油机的特殊负载情况专门设计产品。
该系统配置在常规游梁式抽油机上，采用先进的功率电子技术、计算机技术和控制技术，实现抽油机的智能控制，达到节能、自控和提高抽汲能力的目的，进而提高了抽油系统的系统效率。
该系统配置了高性能矢量型变频器，内含直流电抗器，输入电抗器，输出电抗器，减少了对电网的谐波干扰，提高了电网质量；内含RFI无线电射频干扰滤波器，极大改进了抗干扰和抗雷击功能；内含制动单元，能够有效地释放制动能量，形成集成控制，适应抽油机的特殊应用。
抽油机智能控制系统是以“以人为本”设计理念使产品更具人性化。
能进行远程状态监视和控制。
根据各种功能模块和相应的传感器的检测，将油井实测的相关数据、参数通过无线网络传输至数控中心进行运算比对，并通过矢量变频调速技术对抽油机进行动态监测控制，以达到高效节能的自动化、数字化的控制目的。
该产品具有以下特性：
1．控制系统具有周期性采集示功图的功能。
2．可在线实时监控油井工作状态信息。
3．可根据井况实现自动间歇式抽油模式
４．具有测量三相交流电压、电流、有功功率、功率因数等电参量的功能。
５．可实现无线电台、无线以太网、光纤以太网、GPRS网络进行数据传输和远程控制功能。
６．具有对电机启动堵转、过载、欠压、过压、缺相、短路、欠载报警保护功能。
７．具有工频和变频，手动和自动，远程和就地等多种工作模式的选择。
８．高性能矢量控制变频交流电动机驱动，系统出现报警时，可自动转换为工频状态运行，确保油井不停机、不停产。
９．适用于标准电机和高滑差电机
１０．本控制装置可取代原有的任何控制柜、软启动器、补偿器，功率因素达到0.90以上，节能幅度：15%以上。
1１．宽工作温度范围，控制柜具有温控功能，温控器为机械触点式，温控范围75℃～-50℃，温控组件为合金加热板和风扇。
1２．户外标准柜体，专利设计，防护等级高
．适用井况
1. 工作环境特别恶劣的油井
2.需要间歇工作的油井
3.经常改变井况的油井（如：注气井，注水井）
4.低于设计能力的油井
5.经常断杆的油井
6. 水平井
7. 高含气井
8.经常结腊的油井
．技术规范
冲次 1～12次/分
上下速比 R≤1-3
电机功率范围 P≤75KW
输入电源电压三相AC，380 v
容许电压变动＋10％，-15％
输出电压频率 10HZ～60HZ
正常工作温度范围 -40° C ～ +75 ° C
储存及运输温度 -40° C ～ +80 ° C
相对湿度 20%～95%，海拔高度不大于2000m 动态液面控制精度±20m（螺杆泵配置）
重量 WG≤160Kg
防护等级 IP54
外形尺寸 650×780×1500mm。