一种游梁式抽油机节能拖动系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种游梁式抽油机节能拖动系统，包括控制柜和电动机，控制柜内安装有变频器和能量回馈装置，能量回馈装置可将变频器直流回路的电压反馈到电网，整个拖动系统加入能量回馈单元，具有起动电流小、速度平稳、性能可靠、对电网冲击小等优点，可实现上下速度任意调节和闭环控制运行提高利用率，用户可根据油井的液位、压力确定抽油机的冲机、速度和产液量，降耗节能，是高泵效；使设备减少磨损，延长使用寿命，高效节能低成本，实现在最大节能状态下的自动化运行。
【专利说明】
一种游梁式抽油机节能拖动系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种游梁式抽油机，具体的说涉及一种拖动系统稳定，节能，减少产品自身的损耗，提高了电能的游梁式抽油机利用率节能拖动系统。
【背景技术】
[0002]游梁式抽油机运动为反复地上下提升，一个冲程提升一次，其动力来自于电动机带动的两个重量相当大的平衡块，当平衡块提升时，将采油机杆送入井中，平衡块下降时，采油杆提出带油至井口。由于电动机转速一定，在滑块下降过程中，负荷减轻，电动机拖动产生的能量无法被负载吸引，导致电动机进入再生发电状态，将多余的能量反馈到电网，弓丨起主回路母线电压的升高，势必会对整个电网产生冲击，导致电网供电质量下降，功率因数降低，频繁的高压冲击会损坏电动机，缩短电动机寿命、维护量加大。
[0003]如图1所示，游梁式抽油机由游梁1、驴头2、抽油杆3和动力装置构成，抽油杆3设置在靠近井口 4的位置；
[0004]动力装置包括电动机9和减速机，减速机通过曲柄7和连杆5驱动游梁I反复地上下提升；
[0005]游梁式抽油机还包括配重块6，曲柄上连杆轴中心8离减速机输出轴中心10的距离，即是抽油杆冲程的二分之一。由于曲柄上连杆轴中心8是围绕减速机输出轴中心10旋转运动的，其配重的作用在其运动圆周的360°内，变化极大，所以，需要的驱动功率就特别大而不稳定。并且因为其曲柄连杆结构的原因，冲程越大，曲柄上连杆轴中心围绕减速机输出轴中心旋转运动的连杆轴旋转轨迹13，就离中心越远，减速机的扭矩就越大，需要的驱动功率必然就越大。
[0006]再者，抽油杆3上下往复运动时的实际重力是不一致的。其悬点载荷上下几乎能差到二分之一。所以，游梁式抽油机的功率消耗必然就大。
[0007]另一方面游梁式抽油机为了克服大的起动转矩，采用的电动机远远大于实际所需功率，工作时电动机的利用率一般在20%?30%之间，最高不会超过50%，电动机经常处于轻载状态，造成了电动机资源的浪费。并且抽油机的工作情况是连续变化的，这些都取决于地底下的状态，若始终处于工频运行，势必也会造成电能的浪费。
[0008]为了解决上述问题，目前，有的企业通过变频器后端制动单元来吸收电机的再生能量，利用电阻的发热特性，将电能转化成热能消耗。原理如图2，电网的三相电L1、L2、L3连接三个开关输入端，开关输出端连接变频器的R、S、T三个端子。
[0009]变频器的U、V、W的三个端子引出三个导线连接电动机的三个端子。变频器的一端引出两条导线连接制动单元。
[0010]制动单元引出一条导线，连接制动电阻12，制动电阻12由三个电阻并联在一起，从制动电阻另一端引出一条导线连接制动单元形成回路。以上所述形成了一个抽油机拖动系统，利用电阻发热特性，将电能转化成热能消耗。这样虽然解决了抽油机产生的再生电能，但节能效果不是很显著。
【发明内容】
[0011]本实用新型要解决的问题是为了克服上述现有技术的不足，提供一种能够增长电动机的寿命，节能用电，提高电动机工作率的游梁式抽油机节能拖动系统。
[0012]为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案:
[0013]—种游梁式抽油机拖动系统，包括控制柜和电动机，控制柜内安装有变频器和能量回馈装置，能量回馈装置可将变频器直流回路的电压反馈到电网。
[0014]以下是本实用新型对上述方案的进一步优化:
[0015]电动机选用永磁同步电动机。具有效率高、功率因数高接近1、电动机电流小、运行无滑差转速稳定的优点。
[0016]所述能量回馈装置为有源逆变器。有源逆变器采用晶闸管(SCR)有源逆变器或绝缘栅双极型晶体管(IGBT )逆变器。
[0017]进一步优化:所述变频器的R、S、T三个端子通过三个开关分别与电网三项电L1、L2、L3连接;所述变频器通过三根导线与电动机的U、V、W三个接线端连接，实现用变频器控制电动机。
[0018]进一步优化:变频器与能量回馈装置按照正负极的方法进行连接，利用能量回馈装置，把直流电压进行整流逆变。
[0019]进一步优化:所述能量回馈装置的U、V、W三个接线端通过三根导线分别连接有电阻R1、R2、R3，且并连有三个功率控制开关，组成了一个上电缓冲模块，通过控制开关的断开和闭合，使能量反馈自由。
[0020]进一步优化:所述上电缓冲模块通过三根导线连接有PE电感模块，PE电感模块具有稳定电流，抑制电路中电磁波干扰的功能。
[0021]进一步优化:PE电感模块的输出端通过三根导线电连接有三个电感，该三个电感一一对应并连接有三个电容C1、C2、C3，电容与电感形成一个回路，组成一个滤波器模块，该三个电感的输出端与电网三项电L1、L2、L3连接，这就形成了整个回路。
[0022]整个拖动系统加入能量回馈单元，具有起动电流小、速度平稳、性能可靠、对电网冲击小等优点，可实现上下速度任意调节和闭环控制运行提高利用率，用户可根据油井的液位、压力确定抽油机的冲机、速度和产液量，降耗节能，是高栗效;使设备减少磨损，延长使用寿命，高效节能低成本，实现在最大节能状态下的自动化运行。
[0023]本实用新型彻底扭转了游梁式抽油机电能浪费的难题。可综合节电45%以上。真正解决了游梁式抽油机每次调参都需要更换皮带轮，调整距离和位置的繁琐工作程序。变频调速使冲次任意调整。将无功电流利用于井口防冻加热。
[0024]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
【附图说明】
[0025]附图1是本实用新型【背景技术】中游梁式抽油机结构示意图；
[0026]附图2是本实用新型【背景技术】中通过过变频器后端制动单元来吸收电动机的再生能量的拖动系统电路图；
[0027]附图3是本实用新型实施例中为了回馈再生能量的拖动系统电路图。
[0028]图中:1-游梁;2-驴头;3-抽油杆;4-井口； 5-连杆;6_配重块;7_曲柄;8_曲柄上连杆轴中心；9-电动机；10-减速机输出轴中心；11-控制柜；12-制动电阻；13-连杆轴旋转轨迹。
【具体实施方式】
[0029]实施例，如附图3所示，一种游梁式抽油机拖动系统，包括控制柜11和电动机9;控制柜11内安装有变频器和能量回馈装置，能量回馈装置可将变频器直流回路的电压反馈到电网。
[0030]电动机9选用永磁同步电动机，具有效率高、功率因数高接近1、电动机电流小、运行无滑差转速稳定的优点。
[0031]变频器选用MD380H，能量回馈装置选用MD050;
[0032]所述能量回馈装置为有源逆变器。按采用的功率开关器件的不同又可以分为晶闸管(SCR)有源逆变器及绝缘栅双极型晶体管(IGBT)逆变器两种，它们的共同特点是可以将变频器直流回路的电压反馈到电网。
[0033]所述变频器的R、S、T三个端子通过三个开关分别与电网三项电L1、L2、L3连接；
[0034]所述变频器通过三根导线与电动机9的U、V、W三个接线端连接，实现用变频器控制电动机。
[0035]用两根导线把变频器与能量回馈装置按照正负极的方法进行连接。利用能量回馈装置，把直流电压进行整流逆变。
[0036]所述能量回馈装置的U、V、W三个接线端通过三根导线分别连接有电阻Rl、R2、R3，且并连有三个功率控制开关，组成了一个上电缓冲模块，通过控制开关的断开和闭合，使能量反馈自由。
[0037]所述上电缓冲模块通过三根导线连接有PE电感模块，PE电感模块具有稳定电流，抑制电路中电磁波干扰的功能。
[0038]PE电感模块的输出端通过三根导线电连接有三个电感，该三个电感一一对应并连接有三个电容C1、C2、C3，电容与电感形成一个回路，组成一个滤波器模块，该三个电感的输出端与电网三项电L1、L2、L3连接，这就形成了整个回路，使变频器直流反馈给电网的电压更加稳定，加装能量回馈单元的变频器适用于交流50Hz，额定电压380V或660V的异步电动机和永磁同步电动机，实现软起动、软停车和调速运行过程控制。
[0039]整个拖动系统加入能量回馈单元，具有起动电流小、速度平稳、性能可靠、对电网冲击小等优点，可实现上下速度任意调节和闭环控制运行提高利用率，用户可根据油井的液位、压力确定抽油机的冲机、速度和产液量，降耗节能，是高栗效;使设备减少磨损，延长使用寿命，高效节能低成本，实现在最大节能状态下的自动化运行。
[0040]此技术方案应用彻底扭转了游梁式抽油机电能浪费的难题。可综合节电45%以上。真正解决了游梁式抽油机每次调参都需要更换皮带轮，调整距离和位置的繁琐工作程序。变频调速使冲次任意调整。将无功电流利用于井口防冻加热。
【主权项】
1.一种游梁式抽油机节能拖动系统，包括控制柜和电动机，其特征在于:控制柜内安装有变频器和能量回馈装置，能量回馈装置可将变频器直流回路的电压反馈到电网。2.根据权利要求1所述的一种游梁式抽油机节能拖动系统，其特征在于:电动机选用永磁同步电动机。3.根据权利要求1所述的一种游梁式抽油机节能拖动系统，其特征在于:所述能量回馈装置为有源逆变器。4.根据权利要求3所述的一种游梁式抽油机节能拖动系统，其特征在于:有源逆变器采用晶闸管(SCR)有源逆变器或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)逆变器。5.根据权利要求2-4任一所述的一种游梁式抽油机节能拖动系统，其特征在于:所述变频器的R、S、T三个端子通过三个开关分别与电网三项电L1、L2、L3连接;所述变频器通过三根导线与电动机的U、V、W三个接线端连接，实现用变频器控制电动机。6.根据权利要求5所述的一种游梁式抽油机节能拖动系统，其特征在于:变频器与能量回馈装置按照正负极的方法进行连接，利用能量回馈装置，把直流电压进行整流逆变。7.根据权利要求6所述的一种游梁式抽油机节能拖动系统，其特征在于:所述能量回馈装置的U、V、W三个接线端通过三根导线分别连接有电阻Rl、R2、R3，且并连有三个功率控制开关，组成了一个上电缓冲模块，通过控制开关的断开和闭合，使能量反馈自由。8.根据权利要求7所述的一种游梁式抽油机节能拖动系统，其特征在于:所述上电缓冲模块通过三根导线连接有PE电感模块，PE电感模块具有稳定电流，抑制电路中电磁波干扰的功能。9.根据权利要求8所述的一种游梁式抽油机节能拖动系统，其特征在于:PE电感模块的输出端通过三根导线电连接有三个电感，该三个电感一一对应并连接有三个电容C1、C2、C3，电容与电感形成一个回路，组成一个滤波器模块，该三个电感的输出端与电网三项电L1、L2、L3连接，这就形成了整个回路。
【文档编号】H02J3/30GK205453150SQ201620303915
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】赵国祥, 赵东升, 赵树军
【申请人】赵国祥