油田用变频控制器系统的制作方法

1.本实用新型属于油田节能设备领域，尤其涉及与油田抽油机配合使用的油田用变频控制器系统。


背景技术：

2.在石油开采中，电费支出约占吨油生产成本的三分之一，抽油机作为油田最基本的设备，其节能降耗显得更加重要。游梁式抽油机每个冲次有重载、轻载、发电三种工作状态。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直流侧滤波电容上，形成泵升电压。因此，市场上关于抽油机节能增效改造方案，大致有以下几种：
3.1、间歇式运行方式，这种方式是用定时启动运行、定时停机来控制抽油机，在一定基础上能提高采油效率。但这种方式是以损失产量为代价的，最关键的是这种方式是自动启动运行，存在不安全因素，在油田一般不允许使用。
4.2、机械变速箱，这种方式是改装变速箱来达到控制电机的转速，改变抽油机的冲次，以达到节能增效的目的。这种方式有一定作用，但主要是这种方式对抽油机的机械部分改造变动大，节能潜力有限。
5.3、变极多功率电动机，此方案采用多功率高转差率低速电动机，通过提高电机极数，降低电机转速，降低电机功率，同时提高抽油泵填充系数，增加抽液能力，降低单位采液量能耗。特别适用于油田低产油井。这种方式不能调速，不能改变抽油机冲次，有一定的使用范围。
6.4、变频调速方式，本方式采用变频调速原理，使用范围宽，节能效果明显。根据电机调速原理，改变频率可平缓无极改变电机转速。对于抽油机之类的恒转矩负载，降低转速后，变频器的输入功率随之下降。这样可实现对抽油机的无极调速，达到节能增效的目的。
7.如图6所示，现有的变频调速控制柜中，不光有用于调速的变频器和变频控制模块，还设置有用于数据采集的rtu模块，rtu模块中包含了相关芯片，采集传感器和电源等，然而在油井现场的不少设备上已经安装有rtu模块，比如rtu箱，变频控制柜中再安装相关的设备，增加了设备成本。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足而发明的一种与油田抽油机配合使用的油田用变频控制器系统。
9.本实用新型是这样实现的：一种油田用变频控制器系统，包括安装在运行回路中变频器和安装在柜体内的变频控制回路，
10.所述运行回路包括与工业用电电网相连接的断路器，断路器的另一端与变频器的输入端相连接，所述变频器的输出端与抽油机的电动机相连接；
11.所述变频控制回路包括与工业用电电网相连接的断路器，断路器的另一端经过变压器变压后与另一个断路器相连接，断路器的另一端进入到柜体内，为柜体内的变频控制回路提供电源，其特征在于：所述变频控制回路中包括变频器调控模块，所述变频器调控模块上连接有变频控制电路，以及用485通讯协议与rtu箱进行数据通讯的端口。
12.所述变频控制电路包括（1）停止指示：两路并联的线路上分别设置有指示灯hg1和指示灯hr1，这两条线路上还分别设置有继电器ka的触点，这两条线路上的触点呈互锁关系；
13.（2）变频指示：线路和变频器调控模块rc端口之间设置的继电器ka，继电器ka与“（1）停止指示”上的两个“继电器ka的触点”配合，从而指示变频器调控模块的运行状态；
14.（3）变频故障继电器：线路和变频器调控模块tc端口之间设置的继电器ka0，继电器ka0的两端并联有指示灯hy1；
15.（4）变频运行控制：继电器ka3第一触点的一端与变频器调控模块s1端口相连接，继电器ka3第一触点的另一端与变频器调控模块的com端口相连接；
16.还包括与线路相连接的继电器ka3，继电器ka3的另一端与继电器ka0常闭触电的一端相连接，继电器ka0常闭触电的另一端与常开按钮sb2的一端相连接，继电器ka0常闭触电的另一端也与继电器ka3第二触点的一端相连接，继电器ka3第二触点的开合状态与继电器ka3第一触点的开合状态相同，常开按钮sb2的另一端和继电器ka3第二触点的另一端均与系统中设置的转换开关sa1的第一触点相连接，转换开关sa1的第二触点与常闭按钮sb1的一端相连接，转换开关sa1的第三触点也与常闭按钮sb1的一端相连接，常闭按钮sb1的另一端与线路相连接；
17.（5）变频本地/远程控制：继电器ka4触点的一端与变频器调控模块s2端口相连接，继电器ka4触点的一端还与变频器调控模块s4端口相连接，继电器ka4触点的另一端与变频器调控模块的com端口相连接；
18.还包括继电器km4的一端与线路相连接，继电器km4的另一端与转换开关sa1的第四触点相连接；
19.（6）变频故障复位：常开按钮sb0的一端与变频器调控模块s3端口相连接，常开按钮sb0的另一端与变频器调控模块的com端口相连接；
20.变频器调控模块ra端口和ta端口均与电路相连通。
21.进一步优化，柜体内还包括温控控制器，温度控制器连接电源，温度控制器上还连接有温度传感器和风扇。
22.进一步优化，柜体上还设置有接线端子排，接线端子排分别于变频器调控模块上的外接端口相连接，以便与外界通信。
23.进一步优化，所述运行回路上断路器与变频器之间的回路上还设置有电流互感器，电流互感器的另一端与计量表的输入端相连接，计量表的数据还输送给rtu箱进行数据通讯。
24.本装置具有以下优点：
25.本装置采用变频对采油机的电机进行运行控制，不再变频和工频之间来回转换，简化了整体的控制电路，降低了制造成本，提高了控制稳定性。其次，本装置的变频器调控模块上直接设置有用485通讯协议与rtu箱进行数据通讯的端口，简化了整体的控制电路，
更降低了制造成本，方便现场安装调试。
附图说明
26.图1为本系统中变频器安装在运行回路的结构示意图。
27.图2 为本系统中安装在柜体内变频控制回路的结构示意图。
28.图3为本系统中，柜体上安装的接线端子排连线结构示意图。
29.图4为本系统中计量表的连线结构示意图。
30.图5为变频柜的柜体结构示意图。
31.图6为背景技术中以往的变频控制器系统的变频器调控模块的线路图。
具体实施方式实施例
32.如图1所示，一种油田用变频控制器系统，本装置安装在油井现场，与抽油器进行配合使用，本系统包括安装在运行回路中变频器1和安装在柜体内2的变频控制回路。
33.所述运行回路包括与工业用电电网相连接的断路器1qf，断路器1qf的另一端与变频器1的输入端相连接，所述变频器1的输出端与抽油机的电动机相连接，电流进入到变频器1后，经过调频，最后再控制抽油机电动机的转速。根据电机调速原理，改变频率可平缓无极改变电机转速。对于抽油机之类的恒转矩负载，降低转速后，变频器的输入功率随之下降。这样可实现对抽油机的无极调速，达到节能增效的目的。
34.所述变频控制回路包括与工业用电电网相连接的断路器2qf，断路器2qf的另一端经过变压器bk300va变压后与另一个断路器qf0相连接，断路器qf0的另一端进入到柜体内，为柜体内的变频控制回路提供电源，在本实施例中所能提供的电源包括以下柜内散热风机回路的电源，柜内二次控制的电源，即变频控制回路的电源，备用电源，以及通信箱电源，这些电源之间均为并联关系。
35.如图2所示，所述变频控制回路中包括变频器调控模块3，在本实施例中，变频器调控模块3的型号为ev380—0150g—t4变频器的调控部分。所述变频器调控模块3上连接有变频控制电路，以及用485通讯协议与rtu箱进行数据通讯的端口485+和端口485—。
36.所述变频控制电路包括（1）停止指示：两路并联的线路上分别设置有指示灯hg1和指示灯hr1，这两条线路上还分别设置有继电器ka的触点，这两条线路上的触点呈互锁关系；在使用时，其中一个指示灯标注为运行指示，则另一个指示灯标注为停止指示，因为两个灯所在的线路上设置有呈互锁关系的触点，所以，这两个指示灯只有一个会亮起来，能够准确的起到指示作用。
37.（2）变频指示：线路和变频器调控模块3的rc端口之间设置的继电器ka，继电器ka与“（1）停止指示”上的两个“继电器ka的触点”配合，从而指示变频器调控模块的运行状态；
38.（3）变频故障继电器：线路和变频器调控模块tc端口之间设置的继电器ka0，继电器ka0的两端并联有指示灯hy1；
39.（4）变频运行控制：继电器ka3第一触点的一端与变频器调控模块2的s1端口相连接，继电器ka3第一触点的另一端与变频器调控模块的com端口相连接；
40.还包括与线路相连接的继电器ka3，继电器ka3的另一端与继电器ka0常闭触电的一端相连接，继电器ka0常闭触电的另一端与常开按钮sb2的一端相连接，继电器ka0常闭触电的另一端也与继电器ka3第二触点的一端相连接，继电器ka3第二触点的开合状态与继电器ka3第一触点的开合状态相同，常开按钮sb2的另一端和继电器ka3第二触点的另一端均与系统中设置的转换开关sa1的第一触点相连接，转换开关sa1的第二触点与常闭按钮sb1的一端相连接，转换开关sa1的第三触点也与常闭按钮sb1的一端相连接，常闭按钮sb1的另一端与线路相连接；通过各个按钮、继电器的配合，使得变频控制回路工作或者停止。
41.（6）变频本地/远程控制：继电器ka4触点的一端与变频器调控模块s2端口相连接，继电器ka4触点的一端还与变频器调控模块s4端口相连接，继电器ka4触点的另一端与变频器调控模块的com端口相连接；
42.还包括继电器km4的一端与线路相连接，继电器km4的另一端与转换开关sa1的第四触点相连接；通过转动转换开关sa1的触点连通关系，使得变频控制回路具有在本地控制，以及远程控制功能选择的选项。
43.（6）变频故障复位：常开按钮sb0的一端与变频器调控模块s3端口相连接，常开按钮sb0的另一端与变频器调控模块的com端口相连接；
44.变频器调控模块ra端口和ta端口均与电路相连通。
45.进一步优化，柜体内还包括温控控制器4，所述温控控制器4的型号为wk—jd，温度控制器4连接电源，温度控制器上还连接有温度传感器5和风扇6。该回路自动工作，只要变频控制回路通电，该回路就会自动工作，将柜体2内的温度控制在合适范围内。
46.进一步优化，如图3所示，柜体上还设置有接线端子排7，接线端子排7分别于变频器调控模块上的外接端口相连接，以便与外界通信互联。
47.进一步优化，所述运行回路上断路器1qf与变频器1之间的回路上还设置有电流互感器，电流互感器的另一端与计量表的输入端相连接，计量表的数据还输送给rtu箱进行数据通讯。从而将现场电流大小进行记录，也可将电流作为一个数据量传输通过rtu箱内的rtu模块传送给后台，作为一个参考数值。
48.如图5所示，为本装置的柜体。
49.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用以限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。