专利名称：一种补偿式油田抽油机节电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油田抽油机，更具体地说，涉及一种稳定可靠的补偿式油 田抽油机节电器。
背景技术：
一般来说，油诏抽油机马达的配制是考虑到油井在采油初期，油井里的油
比较稠密，比重较大，抽油机的负载率较高(大于80%),要配制大功率马达， 随着采油时间的增长，油井里的油注入了大量的水，油的比重将变小，抽油机 的负载率也将变小。然而，一口油井的正常寿命是几十年，所以在大部份时间 里，抽油机处于轻载状态，甚至个别运行阶段是空载运行，另一方面抽油机上 行时，载率较高，下行时载率较低，很容易造成马达配制功率过剩，从而造成 用电浪费。
马达的用电来自电网，如果原封不动的使用，浪费用电则不可避免。如果 在电网和马达之间增加一个控制器，则能根据马达实际用电量的大小，自动控 制电网供电量大小，即需要用多少电供应多少电，从而减小用电浪费，这就是 油田抽油机节电的主要原理。
简单的说，马达在轻载时，控制其供电频率或供电电压就会使马达的实际 工作电流比没装节电器时变小，这样工作电流变小，实际的用电量变少，从而 使系统节电。在现有技术上，降低马达的轻载电流有两种方法，即变频和变压， 其中变压又有二种方法，即相控和补偿调压。变频和相控通过改变供电电源的 波形来改变马达转数，而补偿调压则是通过改变供电电源的幅度大小来改变马 达转速，从而降低马达工作电流。
然而，采用变频和相控的方法来降低马达轻载电流存在如下缺点1、变 频和相控的方案都要改变输出电源的波形，对电网系统负作用大，造成附加损耗高，因而综合节电指标大大下降；2、采用变频和相控的主回路用的都是电 子元件进行调节，例如三级管和可控硅，这种结构相对来讲可靠性低、故障率 高；3、变频和相控由于其电路本身的原因，其快速性和抗干扰能力差对抽油 机产品的加工稳定性有一定的影响。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述采用变频和相控 降低马达轻载电流时，需要改变供电电源的波形来改变马达转数，从而造成稳 定性和可靠性不高的缺陷，提供一种采用补偿调压技术的稳定可靠的补偿式油 田抽油机节电器。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种补偿式油田抽 油机节电器，连接在输入电源与抽油机马达之间，包括串联在所述输入电源与 马达之间产生采样信号的信号反馈单元、与所述信号反馈单元连接并基于所述 采样信号发出控制励磁电压大小的控制信号的控制单元、与所述控制单元连接 受所述控制信号控制的励磁调压模块以及连接在所述输入电源与马达之间并 在所述励磁调压模块的控制下调整补偿电压输出幅度大小的补偿电抗器。
在本实用新型所述的补偿式油田抽油机节电器中，所述信号反馈单元包括 连接在所述输入电源与马达之间产生电流采样信号并传送到所述控制单元的 电流互感器CL1以及连接在所述马达的输入电源上产生电压采样信号并传送 到所述控制单元的电压互感器VL1 。
在本实用新型所述的补偿式油田抽油机节电器中，所述励磁调压模块包括 与所述控制单元连接受所述控制信号控制的励磁开关KM1和KM2。
在本实用新型所述的补偿式油田抽油机节电器中，所述补偿电抗器包括连 接在所述输入电源与马达之间并在所述励磁调压模块的控制下调整补偿电压 输出幅度大小的电抗器PL1、 PL2、 PL3。
在本实用新型所述的补偿式油田抽油机节电器中，所述补偿式抽油机节电 器进一步包括与所述控制单元连接的辅助模块。
在本实用新型所述的补偿式油田抽油机节电器中，所述辅助模块设有继电保护单元和参数显示单元。
在本实用新型所述的补偿式油田抽油机节电器中，所述信号反馈单元、控 制单元、励磁调压、补偿电抗器及辅助模块都安装于一机壳中。
实施本实用新型的补偿式油田抽油机节电器，具有以下有益效果1、产 品是典型的绿色电源，由于补偿调压不改变电源输出波形，因而功率因数高， 对整个供电系统无任何负作用；2、产品可靠性高、故障率低，采用补偿调压 的主回路用的是铜线圈，没有任何电子元件和开关器件；3、对抽油机的稳定 没有任何影响，补偿调压技术能做到输出波形永不断流，可带负快速自动调压； 4、操作相对简单，电抗调压需要调整的参数很少，因而补偿调压方案，在抽 油机各个工作阶段，节电器都能自动适应；5、补偿调压在单机节电率上比变 频和相控要低一点，但在全厂电网的综合节电率上要高一些，而且产品的稳定 性和可靠性无故障工作时间上也要高一些；6、价格低投资回收短，由于补偿 节电的主要元件是造价低的电感线圈，因而就节电器的成本来说，补偿节电要 比变频节电更加便宜；7、市电/节电模式的切换方便，万一节电器出故障时， 用户可以很方便使系统处于直通状态，不影响抽油机的生产；8、自带市电/ 节电计量系统，因而很容易检测节电器的节电率；9、即节电、又节钱，节电 是节约浪费的电，而电网的浪费始终是有限的，而节约过度又会产生副作用， 影响抽油机的产量和质量，在节电率这一指标上补偿调压方案比变频和相控方 案低10%到20%,但设备的稳定可靠性要比变频和相控高，对整个供电电网 副作用小。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中 图1是本实用新型的补偿式油田抽油机节电器的系统框图； 图2是本实用新型的补偿式油田抽油机节电器的电路原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解， 此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。 如图1所示，为本实用新型的补偿式油田抽油机节电器的系统框图。本实 用新型的节电器连接在输入电源与抽油机马达之间，用于在马达轻载时控制补 偿电压的输出幅度，以使马达在轻载时的电流能够更小，这正是本实用新型的 核心原理。根据本实用新型，本实用新型的补偿式抽油机节电器包括串联在 输入电源与马达之间的信号反馈单元2，用于产生采样信号；与信号反馈单元 2连接的控制单元3，其根据上述采样信号发出控制励磁电压大小的控制信号; 与控制单元3连接受上述控制信号控制的励磁调压模块4;连接在输入电源与
马达之间的补偿电抗器5，其在励磁调压模块4的控制下调整补偿电压输出幅 度大小。
此外，本实用新型的补偿式抽油机节电器进一步包括与控制单元3连接的 辅助模块6，其设置有一些相关的继电保护、系统保护及参数显示等等。图中 所示的输入电源为三相的电源输入，包括A、 B、 C三路输入及U、 V、 W三 路输出。本实用新型针对现有的抽油机，只需从其配电柜的开关下引出7条线 (即上述A、 B、 C、 U、 V、 W及一零线)，然后装到一个单独的配电柜(即抽油 机节电器)便可完成系统的节电改造工程，操作起来简单、可靠且维修方便。 此外，图1中还示出了一机壳l，上述信号反馈单元2、控制单元3、励磁调 压4、补偿电抗器5及辅助模块6都安装在机壳1中，以便保护主要元件不被 碰坏或损坏。
当抽油机的马达轻载时，信号反馈单元2对抽油机马达的电流或电压进行 采样。控制单元3基于对电流或电压的采样信号发出控制励磁电压大小的控制 信号，该控制信号传输至励磁调压模块4并对其进行控制。然后，连接在输入 电源与抽油机马达之间的补偿电抗器5在上述励磁调压模块4的控制下，会对 补偿电压的输出幅度大小进行调整，以使马达在轻载时的电流能够更小。
图2是本实用新型的补偿式油田抽油机节电器的电路原理图。与图1所示 的输入电源相同，图中所示的输入电源是三相的电源输入。所示的信号反馈单 元2包括连接在输入电源与马达之间的电流互感器CL1以及连接在马达的输入电源上的电压互感器VL1。图中所示的电流互感器CL1连接在输入电源的 A相电源输入上，用于产生电流采样信号并传送到控制单元3。电流互感器 CL1或电压互感器VL1均采用对工作电流或电压进行二次采样的方式，将大 电流或大电压转变成标准电压信号(0-5V)传送给控制单元3。然后控制单元3 根据上述电流或电压采样信号发出控制励磁电压大小的控制信号。另外，励磁 调压模块4包括与控制单元3连接并受上述控制信号控制的励磁开关KM1和 KM2，用于控制补偿电抗器5以调整供电电源的补偿电压输出幅度大小。补 偿电抗器5包括连接在输入电源与马达之间的电抗器PL1、 PL2、 PL3，分别 连接在供电电源的输入端A、 B、 C与输出端U、 V、 W之间，它们在励磁调 压模块4的控制下调整补偿电压输出幅度大小，进而使马达在轻载时的电流更 小。
此外，图中还示出了与控制单元3连接的辅助模块6，该辅助模块6中设 有继电保护单元和参数显示单元，用于执行一些相关的辅助操作。在此电路中， 为了提高功率因数，在本实用新型的补偿式油田抽油机节电器的系统输出端还 设置有无功补偿装置。
如图2所示，电流互感器CL1或电压互感器VL1对抽油机马达的工作电 流或电压进行二次采样，进而通过端口601和602、 701和702将大电流或大 电压转变成标准电压信号(0-5V)传送给控制单元3。然后，控制单元3根据电 流或电压采样信号发出控制励磁电压大小的控制信号，该控制信号是从控制单 元3的端口 301和302输出的，分别对应控制励磁调压模块4的两个励磁开关 KM1和KM2。补偿电抗器5的电抗器PL1、 PL2、 PL3分别连接在输入端A、 B、 C与输出端U、 V、 W之间，在双励磁开关KM1和KM2的控制下，分别 对供电电源每一路的补偿电压的输出幅度大小进行调整，进而减小马达在轻载 时的电流。
补偿式抽油机节电器从实体上讲是一个非标配电柜，其根据抽油机型号的 不同，具有不同规格的系列产品。本实用新型的节电器内部由五大块组成，这 五个组成部分从外形设计和内部调整，从理论计算到实际制造，从制造工艺流 程到产品测试及筛选老化，都有其独到的技术特点，因而该节电器是一个有着自己本身技术方案和制造特点的产品。在实际使用中，该节电器可以作为一个 独立配点柜，对旧抽油机进行节电改造，也可以作为一个配套部件，与新生产 的抽油机配套，增加抽油机节电功能。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型， 凡是本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应 包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1、一种补偿式油田抽油机节电器，连接在输入电源与抽油机马达之间，其特征在于，包括串联在所述输入电源与马达之间产生采样信号的信号反馈单元(2)、与所述信号反馈单元(2)连接并基于所述采样信号发出控制励磁电压大小的控制信号的控制单元(3)、与所述控制单元(3)连接受所述控制信号控制的励磁调压模块(4)以及连接在所述输入电源与马达之间并在所述励磁调压模块(4)的控制下调整补偿电压输出幅度大小的补偿电抗器(5)。
2、 根据权利要求l所述的补偿式油田抽油机节电器，其特征在于，所述 信号反馈单元(2)包括连接在所述输入电源与马达之间产生电流采样信号并传 送到所述控制单元(3)的电流互感器CL1以及连接在所述马达的输入电源上产 生电压采样信号并传送到所述控制单元(3)的电压互感器VL1。
3、 根据权利要求l所述的补偿式油田抽油机节电器，其特征在于，所述 励磁调压模块(4)包括与所述控制单元(3)连接受所述控制信号控制的励磁开关 KM1禾口KM2。
4、 根据权利要求l所述的补偿式油田抽油机节电器，其特征在于，所述 补偿电抗器(5)包括连接在所述输入电源与马达之间并在所述励磁调压模块(4) 的控制下调整补偿电压输出幅度大小的电抗器PL1、 PL2、 PL3。
5、 根据权利要求l所述的补偿式油田抽油机节电器，其特征在于，所述 补偿式油田抽油机节电器进一步包括与所述控制单元(3)连接的辅助模块(6)。
6、 根据权利要求5所述的补偿式油田抽油机节电器，其特征在于，所述 辅助模块(6)设有继电保护单元和参数显示单元。
7、 根据权利要求1至6任一项所述的补偿式油田抽油机节电器，其特征 在于，所述信号反馈单元(2)、控制单元(3)、励磁调压(4)、补偿电抗器(5)及辅 助模块(6)都安装于一机壳(1)中。
专利摘要本实用新型涉及一种补偿式油田抽油机节电器，连接在输入电源与抽油机马达之间，包括串联在所述输入电源与马达之间产生采样信号的信号反馈单元、与所述信号反馈单元连接并基于所述采样信号发出控制励磁电压大小的控制信号的控制单元、与所述控制单元连接受所述控制信号控制的励磁调压模块以及连接在所述输入电源与马达之间并在所述励磁调压模块的控制下调整补偿电压输出幅度大小的补偿电抗器。本实用新型针对现有技术的上述采用变频和相控降低马达轻载电流时，需要改变供电电源的波形来改变马达转数，从而造成稳定性和可靠性不高的缺陷，提供了一种采用补偿调压技术的稳定可靠的补偿式油田抽油机节电器。
文档编号H02P23/02GK201243264SQ200820095119
公开日2009年5月20日 申请日期2008年6月27日 优先权日2008年6月27日
发明者光 马 申请人:深圳市好多盈节能环保有限公司