专利名称：一种油田抽油机专用变频回馈节能装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种油田抽油机节能装置，特别是一种具有能人性化调节 抽油机冲刺及上下冲程时间并具有电能回馈功能的油田抽油机专用变频回馈节 能装置。
背景技术：
抽油机电机在工作过程中承受周期变化负荷，电动机的平均输出功率与最
高输出功率之比一般为0.3~0.5，有的还更低，负载的变化周期大约为15~20 秒，另外抽油电动机启动负荷较大，而运行负荷小。启动转矩与运行转矩之比 为1.5 1.8倍，对于稠油井和结蜡井严重的则更大些，对于不同采油周期也不 一样，因此，抽油机电动机长期处于低负何、低功率因数(一般在0.2左右) 的状态下运行，且下行程发电造成的损失更是可观，此外，井况的随机变化， 要求其冲程频率也必须跟踪变化，这样才能满足其要求。
综上所述，作为一种动力设备，根据负荷能够实现变频调节将会节约大量 的能源，开发抽油机变频调速节能系统还可以实现电动机的软启动，使启动电 流大大减小，启动时冲击消失，降低了机械磨损，同时可以很方便地调节抽油 机的冲次，那么其直接和间接的经济效益将是十分巨大的，为推动油田采油工 业的发展，降低采油成本将发挥重要的作用。
抽油机属位能性负载，尤其当配重不平衡时，电动机由于位能或惯性，在 整个冲次的某个阶段，负载拖动电动机的转速比变频器输出频率所对应的转速 还要高，电动机处于再生发电状态，产生的再生电能传输到直流侧滤波电容上， 产生泵升电压。过高的泵升电压有可能损坏开关器件、电解电容，甚至会破坏 电机的绝缘，从而威胁到系统安全工作，因此，这部分再生能量必须处理，一 般处理再生能量的方法有能量消耗，达不到节能降耗的目的，如将其回馈给电网 就地利用既解决了安全问题又节约了电能。 发明内容
本实用新型其目的就在于提供一种油田抽油机专用变频回馈节能装置，该 装置可以使变频器能够节约的电能和再生电能回收的电能，较理想、较彻底的 一次性实现了抽油机节能增效项目的改造具有较好的节电效果，且有效地改善
了输入电网的质量，提高了系统的功率因数和效率，安全性 能提高，工作环境得到改善，达到增产节能的目的。实现上述目的而采取的技术方案，包括电源与专用变频器的输入端、专用 回馈单元的输出端及旁路单元相连接，其中旁路单元包括手动旁路及变频器故
障旁路，旁路单元与专用变频器的输入端及输出端并联，其输出端连接拖动电 机，专用变频器与旁路单元实行互锁，专用回馈单元的输入端与专用变频器的 直流段子相连，数字操作单元、上下冲程自动识别单元、操作控制单元与专用 变频器相连。
与现有技术相比本实用新型具有以下优点
1、 抽油机专用应用程序。设计简化，适于普通采油工直接调试。
2、 将上下冲程设定全部集中到两个电位器上，只需配合现场工图，通过电 位器调定最佳曲线。或通过中文数字式操作器直接设置。
3、 冲次更据油田工矿连续可调，30% 120%。
4、 内置输入滤波装置，全程噪声过滤，对电网的干扰是普通商用变频器的
1/4。
5、 内置回馈制动单元，可把再生电能回馈电网。因已配置电抗器和噪声滤 波器，可直接与380V/660V电网驳接使用。能量回馈电网的效率达97%。
6、 系统无功损耗小，功率因数C0S# >0. 96，同一供电线路可适当加载， 节省增容费。
7、 柔性启动，降低电网载荷冲击，对电机和设备无冲击。
8、 具有电能回收部分，比普通商用变频器多节能15 25%。热损耗为电阻 制动的3%以下。
9、 全电压自动跟踪，自动计算最佳制动力矩，用户不必自己设定任何参数。 简化应用环节的操作。
10、 遵照免维护的设计思想，变频与回馈制动为一体，不需外部设备即可 独立运行。故障率远远低于普通商用变频器与回馈制动单元的组合使用。
11、 野外无人值守，全自动设计，不必更换机械设备即可任意控制抽油速 度。适用于不同地域、结构的油井。适用于不同气候、环境条件的场合。以下结合附图对本实用新型作一步详述。
图1为本装置电原理结构示意图。
具体实施方式
本装置实施例电原理结构示意，如图1所示，包括电源与专用变频器的输 入端、专用回馈单元的输出端及旁路单元相连接，其中旁路单元包括手动旁路及变频器故障旁路，旁路单元与专用变频器的输入端及输出端并联，其输出端 连接拖动电机M，专用变频器与旁路单元实行互锁，专用回馈单元的输入端与专 用变频器的直流段子相连，数字操作单元、上下冲程自动识别单元、操作控制 单元与专用变频器相连。 其工作原理如下
1、合上电源开关，按下启动按钮。操作控制单元将按照指令启动专用变频 器对电机实施软启动。实现电机真正意义上的柔性启动，将会使启动电流大大 降低，既节能又减少了对电网的冲击。避免了电动机、变速箱、抽油机等过大 机械冲击，大大延长了泵及相关设备的使用寿命；在此同时电机由于位能或惯 性，在整个冲次的某个阶段，负载拖动电动机的转速比变频器输出频率所对应 的转速还要高，电动机处于再生发电状态，产生的再生电能传输到专用变频器 直流侧滤波电容上，产生泵升电压。当泵升电压升高到设定值时，专用回馈单 元将自动启动将此直流电压逆变成与电网同步的交流正弦波电压反馈给电网并 就地利用。这样既解决了过高的泵升电压有可能损坏开关器件、电解电容，甚 至会破坏电机的绝缘，又节约了电能。
2、 在抽油机正常运行时，不用停机可随时通过数字操作单元根据油井的 实际供液能力，动态调整抽取速度，既节约电能，又增加原油产量。例如对于 稠油井可以降低冲次，提高泵效，减少泵的空行程。对大多数的油井，可以提 高泵效15 30%。不需停产调节速度。解决了因调速造成的停产，从而提高了 生产效率。可以不用更换皮带轮来调节合适冲次，以达到满足泵效的情况下用 最少的电。
3、 在抽油机正常运行时，不用停机可随时通过数字操作单元根据抽油机 的特殊工况调节上、下冲刺时间。这样专用变频器就会按照上下a冲程自动识
别单元反馈来的指令把转速控制细划为上冲程转速控制和下冲程转速控制，通 过分别对上下冲程转速的适当调节，从而减少漏失，提高泵效。
4、 在抽油机正常运行时，可通过操作控制单元的操作件即旁路单元实施 旁路运行。旁路运行时油田抽油机的专用变频器及专用回馈单元自动退出运行。 当油田抽油机的专用变频器及专用回馈单元自身故障时系统将自动在线旁路单 元运行并报警指示，且故障纪录在数字操作单元备査。
权利要求1、一种油田抽油机专用变频回馈节能装置，其特征在于，包括电源与专用变频器的输入端、专用回馈单元的输出端及旁路单元相连接，其中旁路单元包括手动旁路及变频器故障旁路，旁路单元与专用变频器的输入端及输出端并联，其输出端连接拖动电机，专用变频器与旁路单元实行互锁，专用回馈单元的输入端与专用变频器的直流段子相连，数字操作单元、上下冲程自动识别单元、操作控制单元与专用变频器相连。
专利摘要本实用新型涉及一种油田抽油机专用变频回馈节能装置，包括电源与专用变频器的输入端、专用回馈单元的输出端及旁路单元相连接，其中旁路单元与专用变频器的输入端及输出端并联，其输出端连接拖动电机，专用变频器与旁路单元实行互锁，专用回馈单元的输入端与专用变频器的直流段子相连，数字操作单元、上下冲程自动识别单元、操作控制单元与专用变频器相连。本实用新型较理想、较彻底的一次性实现了抽油机节能增效项目的改造，具有较好的节电效果，且有效地改善了输入电网的质量，提高了系统的功率因数和效率，安全性能提高，工作环境得到改善，达到增产节能的目的。
文档编号H02P1/30GK201319576SQ20082013793
公开日2009年9月30日 申请日期2008年11月10日 优先权日2008年11月10日
发明者王贤长 申请人:王贤长