专利名称：抽油机专用多功率一体化节能拖动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种为油田上使用的抽油机提供拖动力的电力 拖动装置，具体的说是涉及一种抽油机用能自动调整输出功率的节能 型拖动装置。
技术背景:目前油田上所应用的有杆抽油机，多数为游梁式抽油机，为了使 抽油机能够顺利起动和完成抽油工作，这种抽油机一般在游梁的另一 端都配备有平衡块，并且按照最大负荷选配Y系列三相异步电动机。 当起动后正常运行时，由于抽油机负荷的特殊性导致负载率大大下 降，通常运行功率仅为装机容量的30%左右。也就是说，游梁式抽 油机大量使用这种常规Y系列三相异步电动机以及控制设备作为拖 动装置，在抽油机起抽后必然会产生"大马拉小车"的结果，不仅增 高了油田生产成本，而且造成了大量的电能被浪费掉。 实用新型内容为了解决游梁式抽油机使用常规Y系列三相异步电动机以及控 制设备作为拖动装置导致大量电能被浪费掉的问题，本实用新型提供 一种抽油机专用多功率一体化节能拖动装置，该种装置在使用过程中 能够实现每次起动时都是从电动机的最大功率起动，平稳运行后，装 置内的单片机可以实时检测电动机的工作电流，通过内置程序完成一 系列计算后，发出指令驱动电磁机构控制电动机按照相应的功率和转 矩去拖动抽油机正常工作，使电动机工作在最高综合效率区，从而实 现电动机的最佳节能效果。本实用新型的技术方案是该种抽油机专用多功率一体化节能拖 动装置，包括三相交流异步电动机和电动机控制器，所述电动机控制 器由两档位转换开关、四档位转换开关、主要由四个交流接触器构成 的电磁执行机构、主要由电流互感器构成的电流检测单元以及单片机 节能控制单元组成。其中单片机节能控制单元包括一个单片机芯片、 一组可接受电流互感器信号后直接输入单片机芯片的传感器以及可 在单片机芯片控制下的一组常开或常闭触点，所述传感器接于单片机芯片的数据输入端，所述一组常开或常闭触点接于单片机芯片的数据 输出端。所述三相交流异步电动机为多功率输出电动机，三相定子绕 组除首、尾两个抽头外，中间绕组部分另外引出3、 4号两个新抽头。 所述1号交流接触器的主触点接于三相的首、尾两个抽头之间，连接 规律为U相的首抽头对应W相的尾抽头，V相的首抽头对应U相的尾抽头，W相的首抽头对应V相的尾抽头。所述2号交流接触器的 主触点接于三相的3号、尾两个抽头之间，连接规律为U相的3号 抽头对应W相的尾抽头，V相的3号抽头对应U相的尾抽头，W相 的3号抽头对应V相的尾抽头。所述3号交流接触器的主触点接于 三相的4号、尾两个抽头之间，连接规律为U相的4号抽头对应W 相的尾抽头，V相的4号抽头对应U相的尾抽头，W相的4号抽头 对应V相的尾抽头。所述4号交流接触器的三相主触点的一端作三 相星形联接，另一端分别接至W、 U、 V的尾抽头。所述两档位转换 开关分为手动和自动两档，所述四档位转换开关分为高、中、中低、 低四档。所述两档位转换开关的自动档节点接通由单片机节能控制单 元的四个常开控制节点、四个交流接触器线圈分别构成的四条控制电 流回路，其中每条电流回路中串联有用于互锁的其它三个交流接触器 的常闭触点。所述两档位转换开关的手动档节点接通由单片机节能控 制单元的过流保护常闭触点、四档位转换开关构成的电流控制回路， 其中所述四档位转换开关的高、中、中低、低四档分别接通四个交流 接触器线圈的控制回路。本实用新型具有如下有益效果由于采取上述方案，抽油机的拖 动装置由特殊的多功率电动机以及含有单片机节能控制单元的电动 机控制器构成，这样在工作时电动机能有四种不同的功率和转矩，即 在高功率档时电机定子绕组是通常的三角形接法，以保证启动时的大 功率要求；在中功率和中低功率档时，是延边三角形接法，只是中功 率档时的中间角形是大比例角形，延边星形是小比例延边星形接法， 而中低功率档时，中间角形是小比例角形，延边星形是大比例延边星 形接法；低功率档时则是正常的星形接法。电动机输出功率的变化在 包含有单片机节能控制单元的电动机控制器的控制下实现，由此可由电动机控制器检测完电动机电流，通过内置程序完成一系列计算后，发出指令驱动电磁机构控制电动机按照相应的功率和转矩去拖动抽 油机正常工作，根据抽油机负载的变化情况自动调整输出功率，从而 使电动机工作在最高综合效率区，从而实现电动机的最佳节能效果。
图l是本实用新型的组成示意图。，/图2是本实用新型的电气控制原理fe。图3是本实用新型中多功率电动机定子绕组抽头示意图。图4是本实用新型中多功率电动机定子绕组抽头电气连接原理图。图5是本实用新型中电动机控制器单片机节能控制单元的电气 原理图。图中A-电动机控制器，U1-U相首抽头，VI-V相首抽头，Wl-W相首抽头，U2-U相尾抽头，V2-V相尾抽头、W2-W相尾抽头， U3-U相3号抽头，V3-V相3号抽头，W3-W相3号抽头，U4-U 相4号抽头，V4-V相4号抽头，W4-W相4号抽头，KM卜1号交 流接触器，KM2-2号交流接触器，KM3-3号交流接触器，KM4-4 号交流接触器，SKl-两档位转换开关，SK2-西档位转换开关。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明由图1至图5所示，该种抽油机专用多功率一体化节能拖动装置， 包括三相交流异步电动机和电动机控制器A。所述电动机控制器A 由两档位转换开关SK1、四档位转换开关SK2、主要由四个交流接触 器KM1,KM2,KM3，KM4构成的电磁执行机构、主要由电流互感器构 成的电流检测单元以及单片机节能控制单元组成，其中单片机节能控 制单元包括一个单片机芯片、 一组可接受电流互感器信号后直接输入 单片机芯片的传感器以及可在单片机芯片控制下的一组常开或常闭 触点，所述传感器接于单片机芯片的数据输入端，所述一组常开或常 闭触点接于单片机芯片的数据输出端。所述三相交流异步电动机为多 功率输出电动机，U、 V、 W相定子绕组除首、尾两个抽头Ul、 VI、 W1，U2、 V2、 W2外，中间绕组部分另外引出3、 4号两个新抽 头U3、 V3、 W3, U4、 V4、 W4;所述1号交流接触器KM1的主触 点接于三相的首、尾两个抽头之间，连接规律为U相的首抽头U1对的首抽头VI对应U相的尾抽头U2， W 相的首抽头Wl对应V相的尾抽头V2。所述2号交流接触器KM2 的主触点接于三相的3号、尾两个抽头之间，连接规律为U相的3 号抽头U3对应W相的尾抽头W2， V相的3号抽头V3对应U相的 尾抽头U2， W相的3号抽头W3对应V相的尾抽头V2。所述3号 交流接触器KM3的主触点接于三相的4号、尾两个抽头之间，连接 规律为U相的4号抽头U4对应W相的尾抽头W2， V相的4号抽头 V4对应U相的尾抽头U2， W相的4号抽头W4对应V相的尾抽头 V2。所述4号交流接触器KM4的三相主触点的一端作三相星形联接， 另一端分别接至W、 U、 V的尾抽头W2、 U2、 V2。所述两档位转换 开关SK1分为手动和自动两档，所述四档位转换开关SK2分为高、 中、中低、低四档。所述两档位转换开关SK1的自动档节点接通由 单片机节能控制单元的四个常开控制节点、四个交流接触器 KM1,KM2，KM3，KM4线圈分别构成的四条控制电流回路，其中每条 电流回路中串联有用于互锁的其它三个交流接触器的常闭触点。所述 两档位转换开关SK1的手动档节点接通由单片机节能控制单元的过 流保护常闭触点、四档位转换开关SK2构成的电流控制回路，其中 所述四档位转换开关SK2的高、中、中低、低四档分别接通四个交 流接触器KM1，KM2,KM3，KM4线圈的控制回路。图5是本实用新型中电动机控制器单片机节能控制单元的电气 原理图，同时也是 一 个具体实施例，其中，单片机选择 ATMEGA8L-8PI型芯片，这种芯片可以直接连接外接触点以及接受 来自传感器的电流信号，非常适用于本实用新型中使用。图中的T2、 T3、 T4为TA1906-4型电流互感器，D2、 D3、 D4为单向桥，它们实 时检测拖动抽油机的电动机电流然后输入到ATMEGA8L-8PI型芯片 内。ATMEGA8L-8PI型芯片在预置程序的控制下，确定此时电动机 应该在何种输出功率下工作，然后通过数据输出端口输出控制指令， 从而控制JQX-14/DC12V型继电器K1、 K2、 K3、 K4的得电与失电， 使得其相应的一组常幵触点闭合，从而控制1号 4号交流接触器线 圈的得电与失电，实现自动转换电动机输出功率的目的。此外，其中 增加了一个JQX-14/DC12V型继电器K5，这个继电器是为在电动机绕组中嵌入的温控开关增加的控制继电器，其采用的是常闭触点，其 所接入的是两档位转换开关SKI的手动控制回路，作用在于防止电 动机定子绕组过热，更可靠的保护了电动机。本实用新型通过编制程序及增加一些显示器配置后，具有可靠的 人机对话功能，可以通过数码管显示出各种相关参数，可根据不同的电动机工作电流设定各档位转换的临界电流值。从5A到500A的范 围，都能达到可靠的转换。本实用新型不但可以实现自动转换，还可 以实现手动转换，此外，由于选取了特殊的转换开关，在功率转换中 可以做到先断后合，避免了拉弧和短路现象。
权利要求1、一种抽油机专用多功率一体化节能拖动装置，包括三相交流异步电动机和电动机控制器(A)，其特征在于所述电动机控制器(A)由两档位转换开关(SK1)、四档位转换开关(SK2)、主要由四个交流接触器(KM1，KM2，KM3，KM4)构成的电磁执行机构、主要由电流互感器构成的电流检测单元以及单片机节能控制单元组成，其中单片机节能控制单元包括一个单片机芯片、一组可接受电流互感器信号后直接输入单片机芯片的传感器以及可在单片机芯片控制下的一组常开或常闭触点，所述传感器接于单片机芯片的数据输入端，所述一组常开或常闭触点接于单片机芯片的数据输出端；所述三相交流异步电动机为多功率输出电动机，U、V、W相定子绕组除首、尾两个抽头(U1、V1、W1，U2、V2、W2)外，中间绕组部分另外引出3、4号两个新抽头(U3、V3、W3，U4、V4、W4)；所述1号交流接触器(KM1)的主触点接于三相的首、尾两个抽头之间，连接规律为U相的首抽头(U1)对应W相的尾抽头(W2)，V相的首抽头(V1)对应U相的尾抽头(U2)，W相的首抽头(W1)对应V相的尾抽头(V2)；所述2号交流接触器(KM2)的主触点接于三相的3号、尾两个抽头之间，连接规律为U相的3号抽头(U3)对应W相的尾抽头(W2)，V相的3号抽头(V3)对应U相的尾抽头(U2)，W相的3号抽头(W3)对应V相的尾抽头(V2)；所述3号交流接触器(KM3)的主触点接于三相的4号、尾两个抽头之间，连接规律为U相的4号抽头(U4)对应W相的尾抽头(W2)，V相的4号抽头(V4)对应U相的尾抽头(U2)，W相的4号抽头(W4)对应V相的尾抽头(V2)；所述4号交流接触器(KM4)的三相主触点的一端作三相星形联接，另一端分别接至W、U、V的尾抽头(W2、U2、V2)；所述两档位转换开关(SK1)分为手动和自动两档，所述四档位转换开关(SK2)分为高、中、中低、低四档；所述两档位转换开关(SK1)的自动档节点接通由单片机节能控制单元的四个常开控制节点、 四个交流接触器(KM1，KM2，KM3，KM4)线圈分别构成的四条控制电流回路，其中每条电流回路中串联有用于互锁的其它三个交流接触器的常闭触点；所述两档位转换开关(SK1)的手动档节点接通由单片机节能控制单元的过流保护常闭触点、四档位转换开关(SK2)构成的电流控制回路，其中所述四档位转换开关(SK2)的高、中、中低、低四档分别接通四个交流接触器(KM1，KM2，KM3，KM4)线圈的控制回路。
专利摘要一种抽油机专用多功率一体化节能拖动装置。主要解决游梁式抽油机使用常规Y系列三相异步电动机以及控制设备作为拖动装置导致大量电能被浪费掉的问题。其特征在于所述拖动装置由一个包含有电磁执行机构、主要由电流互感器构成的电流检测单元以及单片机节能控制单元的电动机控制器(A)和一个定子绕组上作了改动的电动机组成，其中每相定子绕组在原有绕组基础上增加了两个抽头，各个抽头之间通过电动机控制器(A)内由单片机控制通断的四个交流接触器的主触点连接，从而实现了定子绕组的角形连接、延边三角形连接和星形连接。该种拖动装置能够使电动机工作在最高综合效率区，从而实现电动机的最佳节能效果。
文档编号H02P7/00GK201113876SQ20072017762
公开日2008年9月10日 申请日期2007年9月29日 优先权日2007年9月29日
发明者孙嘉麟, 孙晓飞 申请人:孙晓飞;孙嘉麟