新时达-step AS500 在抽油机螺杆泵上的解决方案

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关键词:负载介绍       永磁同步直驱螺杆泵由系统和电气控制系统组成,它取消了传统的皮带传动、减速箱减速装置、停机防反机械装置等,低速永磁同步电机直接驱动光杆带动井下螺杆泵,其结构如图1 所示。动力传输方式是:电机的扭矩由电机空心轴-密封连接套-方卡子-光杆。光杆通过电机的空心轴伸出,通过方卡子与电机空心轴联接,将电机扭矩传递到泵杆上。井口的轴向承载和机...
  • 关键词:

负载介绍
       永磁同步直驱螺杆泵由系统和电气控制系统组成 ,它取消了传统的皮带传动、减速箱减速装置 、停机防反机械装置等,低速永磁同步电机直接驱动光杆带动井下螺杆泵,其结构如图1 所示。动力传输方式是:电机的扭矩由电机空心轴-密封连接套-方卡子-光杆 。光杆通过电机的空心轴伸出 ,通过方卡子与电机空心轴联接,将电机扭矩传递到泵杆上。井口的轴向承载和机械密封装置设计在电机的下端面和空心轴内,从而实现轴向承载、机械密封及动力电机基于一体的设计。密封组合将动密封与静密封组合在一起 ,保证采出液不外漏,电机的下端与承重段联接,它承担全部泵组的重量 ,承重段的承重轴承应用润滑油润滑 ,方便维修和换油 。另外,在承重装置壳体的上法兰增加了一个溢流通道,将机械密封正常工作时产生的微小泄漏液体排出 ,防止造成机油乳化降低润滑效果。

解决方案
       在直驱式螺杆泵数字化方案中可以用通讯控制变频器,若变频器的启停和频率给定完全用通讯控制,则在控制器中可以编入停机程序 ,以便当采用自动控制(通讯控制)时缓慢释放反扭矩。当发出停机命令时,AS500 将变频器控制方式变为扭矩模式再由控制器发出制动力矩信号,经过一定的延时时间后再停止变频器
       在油田的实际运行中 ,为了提高抽油机控制的可靠性,一般会备用一路端子硬接的控制方式,从而在整个直驱螺杆泵的控制中形成手动/自动控制 ,手动为端子控制变频器,自动为通讯控制变频器 。变频器直接介入主电路,控制方式切换采用端子切换
       采用变频器缓慢释放反扭矩的方案变频器需配置制动单元和制动电阻 ,抽油杆储存的弹性形变能量可由制动电阻消耗掉。其主电路和控制电路如图3 和图4所示

系统主回路

       若油田数字化水平比较落后 ,可采用本地手动控制 能耗制动防反转方式。以山东某油田某井场为例来说明这种控制方案 。要求在变频器拖动满负载情况下电机运行转速达到200 转/分,启动转矩达到1600N�M,其电机参数如表1 所示 。

表 电机

       地面直驱螺杆泵永磁同步电机功率为31kW ,额定电流为64A,充分考虑其高启动扭矩的负载特点,选用AS500-4T0031 变频器驱动。由于在螺杆泵停机时 ,存在弹性反扭矩,抽油杆柱将告诉反转,若不加以限制 ,势必会造成抽油杆脱扣。因此,可以采取电气能耗制动的方式防止反转,利用泄放电阻进行能耗制动 ,将有感泵储存的弹性变形能带动电机轴旋转发出的电能释放 。电路中采用常开/常闭出点的交流接触器组。正常工作时,交流接触器主触点闭合,驱动器与力矩电机绕组连接 ,电机正常运行。断电时 ,交流接触器主触点断开,电机绕组与驱动器断开,同时交流接触器辅助出点闭合 ,电机绕组与3 个能耗电阻短接 。如果螺杆泵反转,则电机变成了发电机,发出的店在电阻上小号 ,即把传动杆变形产生的机械能转化成电阻上的热能消耗,此时电机转子会缓慢地反转直至停止,达到保护目的。

AS500 的行业应用特点
       新时达高性能AS500 变频器选用TI 公司最新推出的32 位DSP 芯片 ,具有专门针对永磁同步电动机的矢量控制,具有很高的电机控制性能及精度,其技术特点
如下
1、永磁同步电机矢量控制启动扭矩为0HZ/150
2 、过载能力:150 额定电流60s
3、开环控制精度可达0.2%最高转速
4、可支持2 组同步电机切换控制
5 、支持Modbus、Profibus、以太网 、CAN 总线通讯协议
6 、具有转速追踪功能 ,轻松实现任何时候电机无冲击启动
7、0s 加速时间,可直接启动而不过流
8、标配数字电位器,并支持多种灵活频率调节模式
9 、可支持参数拷贝和下载
10、故障代码多达36 种 ,记录前6 次故障代码以及前三次详细的故障信息;可采用法兰式安装 ,节省用户安装空间;

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