二、變頻智能控制系統(tǒng)

變頻智能控制系統(tǒng)是保利新能源科技（北京）有限公司依靠自身研發(fā)，技術(shù)力量為打造人性化，智能化，數(shù)字化油田而設(shè)計的高科技變頻智能控制系統(tǒng)。變頻智能控制系統(tǒng)代表著當(dāng)今抽油機(jī)節(jié)能控制技術(shù)和建設(shè)數(shù)字化油田一項革命性突破，實現(xiàn)了四大突破：突破了原有單一變頻控制和單一RTU傳輸系統(tǒng)，突破了安裝有線傳感器的困擾，突破了RTU和變頻無閉環(huán)控制系統(tǒng)，突破了功圖量油產(chǎn)液量不準(zhǔn)。使現(xiàn)場安裝簡單，計量準(zhǔn)確，診斷分析更優(yōu)，減少工人勞動強(qiáng)度，盡量使抽油機(jī)的工作方式與油井的實際負(fù)荷及環(huán)境條件相匹配，提高抽油機(jī)的充滿度，從而提高電動機(jī)的效率與功率因數(shù)，和系統(tǒng)效率，達(dá)到節(jié)能增產(chǎn)的目的。

1、變頻智能控制系統(tǒng)是綜合國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，針對抽油機(jī)的特殊負(fù)載情況專門設(shè)計的具有變頻控制，RTU傳輸和上位機(jī)分析等高科技產(chǎn)品。

該系統(tǒng)保留了游梁式抽油機(jī)諸多優(yōu)點，結(jié)合先進(jìn)的采油工藝，綜合計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、電力電子等技術(shù)實現(xiàn)抽油機(jī)的智能控制：抽油機(jī)沖次和上下沖程速比無級調(diào)節(jié)，優(yōu)化抽汲參數(shù)，達(dá)到增產(chǎn)、節(jié)能、自控的目標(biāo)，最終提高抽油系統(tǒng)的系統(tǒng)效率。系統(tǒng)的人機(jī)接口界面設(shè)計極其簡單，為現(xiàn)場人員的使用及維護(hù)帶來極大方便。特別適用工作環(huán)境特別惡劣的油井，需要間歇工作的油井，經(jīng)常斷桿的油井，經(jīng)常結(jié)臘的油井，經(jīng)常改變井況的油井。

1.1產(chǎn)品設(shè)計原理：

圖一：系統(tǒng)框圖

該系統(tǒng)使用的關(guān)鍵設(shè)備變頻器符合歐洲CE低壓電器標(biāo)準(zhǔn)，符合國際UL508C電力轉(zhuǎn)換設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，以及符合國際EN50081/2電磁兼容性EMC標(biāo)準(zhǔn)，且有為抽油機(jī)專門設(shè)計的功能，內(nèi)含直流電抗器，輸入電抗器，輸出電抗器，減少了對電網(wǎng)的諧波干擾，提高了電網(wǎng)質(zhì)量；諧波符合國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-2-2各次諧波電壓含有的THDV低于8%，內(nèi)含RFI無線電射頻干擾濾波器，極大改進(jìn)了抗干擾和抗雷擊功能；內(nèi)含制動單元，能夠有效地釋放制動能量，形成集成控制，適應(yīng)抽油機(jī)的特殊應(yīng)用。抽油機(jī)變頻監(jiān)測控制系統(tǒng)是以“以人為本”設(shè)計理念使產(chǎn)品更具人性化。能進(jìn)行遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)視。根據(jù)各種功能模塊和相應(yīng)的傳感器的檢測，將油井實測的相關(guān)數(shù)據(jù)、參數(shù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)控中心進(jìn)行運(yùn)算比對，并通過矢量變頻調(diào)速技術(shù)對抽油機(jī)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測控制，以達(dá)到高效節(jié)能的自動化、數(shù)字化的控制目的。人性化的設(shè)計能進(jìn)行通過HMI(人機(jī)交換界面)完成遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定、 運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)顯示、功圖、日產(chǎn)油量等參數(shù)。
1.2． 變頻器單元作為變頻調(diào)速技術(shù)的實施單元，是整個系統(tǒng)最重要的器件之一，本系統(tǒng)配置的是保利新能源科技（北京）有限公司生產(chǎn)的矢量型PL-900系列高性能變頻器。PL-900系列高性能變頻器是沿續(xù)通用變頻器，在 V/F 控制上標(biāo)準(zhǔn)裝備了矢量控制。和力矩控制可實時檢測電機(jī)功率及輸出轉(zhuǎn)矩。變頻器額定電壓380-440V，額定功率范圍5.5-75KW，過載能力為：200%*60秒。
 開關(guān)環(huán)磁通矢量控制及開，閉環(huán)V/F控制可自由選擇。
 適合機(jī)械特性負(fù)載，針對流體負(fù)載和實際工況可酌情降檔使用。
 超低速高啟動轉(zhuǎn)矩，低速轉(zhuǎn)矩可達(dá)150%額定轉(zhuǎn)矩（100~300可設(shè)定）。
 速度控制范圍可達(dá)1:1000(在閉環(huán)控制模式下)。
 速度控制精度可達(dá) 0.02%，頻率精度可達(dá) 0.01%，輸出頻率分辨率可達(dá)0.01HZ。
 加速時間可設(shè)定0.01秒，動態(tài)響應(yīng)良好，負(fù)載適應(yīng)性極強(qiáng)。
 具有滑差補(bǔ)償，轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，速度控制（ASR），鍵盤數(shù)據(jù)復(fù)制，自學(xué)習(xí)。
 PID調(diào)節(jié)，計時，節(jié)能，追逐防止等多種高級功能。
 具有多功能輸入，輸出端子功能，多功能模擬輸入，輸出功能及串行通信接口。
 具有7種參數(shù)的在線監(jiān)視功能。
 具有電機(jī)保護(hù)，瞬時停電處理及失速防止，頻率檢出，異常復(fù)位，過力矩輸出，力矩極限，硬件保護(hù)功能及診斷功能，將避免機(jī)器可能發(fā)生的意外損壞。
 獨(dú)特，先進(jìn)的主回路設(shè)計及報警功能，將完全保證整體的高可靠性。
具有中、英、德等七種語言顯示，界面友好。

1.3：智能控制單元是我公司針對油田而專門開發(fā)的控制系統(tǒng)用戶可以在線監(jiān)控線電壓，相電壓，有功功率，功率因數(shù)，電流等電參量。對電動機(jī)有啟動堵轉(zhuǎn)、過載、欠壓、過壓、缺相、短路、欠載報警保護(hù)功能，及油田各項的地上效率和地下效率指標(biāo)，和桿柱組合分析等功能。
上位機(jī)界面分析系統(tǒng)：

圖五 變頻控制欄能對抽油機(jī)遠(yuǎn)程啟停機(jī)控制監(jiān)測輸出頻率和功率

1.4：無線載荷位移模塊用于采集示功圖，位移，沖程，太陽能供電鋰電池。頻率426-441MHZ，低功率發(fā)射，高靈敏接受，抗干擾能力強(qiáng)，對油井的油壓，油溫進(jìn)行無線傳輸，在線監(jiān)測。
1.5 溫控單元 抽油機(jī)控制柜中的電器組件對溫度都有嚴(yán)格要求，因此必須檢測和控制控制柜內(nèi)溫度。本單元主要器件包括溫控儀、風(fēng)扇，溫度傳感器和加熱系統(tǒng)等。適應(yīng)范圍廣 -40℃-75℃ 特別適用于沙漠高溫及北部寒冷地區(qū)。
1.6 戶外標(biāo)準(zhǔn)柜體，專利設(shè)計，雙層保溫設(shè)計， 防風(fēng)沙 ，防護(hù)等級高。

2、產(chǎn)品特性：

針對國內(nèi)各大油田的實際狀況本產(chǎn)品在設(shè)計上處于領(lǐng)先地位的人性化設(shè)計具有工頻和變頻，手動和自動等多種工作模式的選擇。遠(yuǎn)程給定頻率調(diào)節(jié)沖次，自動調(diào)節(jié)運(yùn)行狀態(tài)等功能，極大的減少油田工人勞動強(qiáng)度，提高油田數(shù)字化
本設(shè)計在國內(nèi)大慶油田、吉林油田、克拉瑪依油田已得到廣泛應(yīng)用效果明顯操作簡單等受到一致好評。

三、應(yīng)用分析

功圖分析 ：

安裝前后對比顯示充滿度提高了，沖次降低了，節(jié)能顯著，系統(tǒng)效率提高了。
四、結(jié)論

1、解決了單一變頻和單一RTU獨(dú)立運(yùn)行模式。實現(xiàn)了RTU和變頻閉環(huán)控制系統(tǒng)模式
2、由于智能控制系統(tǒng)中電機(jī)軟啟動功能的使用，減少了對地面機(jī)械采油設(shè)備的機(jī)械沖擊。延長了機(jī)械設(shè)備的使用壽命，降低了采油成本。
3、由于智能自學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)的使用。在國內(nèi)首次完成了油田采出井的地下到地面的系統(tǒng)變化控制，使整個采出井開采系統(tǒng)效率有了極大的提高。
4、該技術(shù)整合了無線通信、智能等多學(xué)科的新成果，打造數(shù)字化油田，遠(yuǎn)程監(jiān)測抽油機(jī)運(yùn)行電參數(shù)。功率圖 ，電流圖，示功圖，油溫，油壓等。實時掌握抽油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。及油井靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)的建立。
5、實驗認(rèn)為，該技術(shù)對低滲透油田提高系統(tǒng)效率，延長檢泵周期，節(jié)約電能和降低工人勞動強(qiáng)度都將起到很好作用。
6、完全實現(xiàn)油田數(shù)字化。

姓名： 張治中
性別：男
學(xué)歷：本科
單位：保利新能源科技（北京）有限公司
職務(wù)：研發(fā)工程師
通信地址：北京市昌平區(qū)西沙工業(yè)區(qū)10號
郵編：102209
電話：13611246027
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