【摘要】：我國石油資源進入開采中后期,在開采中抽油機電動機傳動的平均載荷效率低,帶來了能量的巨大浪費。變頻調速自適應技術的發(fā)展使游梁式抽油機具有較好的抽油性能,能提高產量、降低采油成本、提高經濟效益等,是抽油機節(jié)能發(fā)展的主流和方向。據此,本文在實驗室環(huán)境下研究了游梁式抽油機變頻節(jié)能控制系統。為了實時掌握抽油機在采油過程中負載與電機頻率情況,必須對變頻自適應系統的關鍵參數——負載頻率,進行實時準確的測量。實時準確測定在負載運行時電機的頻率,頻率根據負載成線性變化,這對于提高采油率及節(jié)約能源都有重要的意義。本文基于電機頻率隨負載變化的特點,提出了一種基于變頻節(jié)能新方法,進而對抽油機采油節(jié)能的研究開拓了新思路。通過設計和優(yōu)化抽油機變頻系統結構,進行多次負載變頻測試試驗,系統研究抽油機電機頻率與抽油機負載內在聯系,揭示抽油機電機頻率與抽油機負載的響應規(guī)律。隨著抽油機負載的增加電機頻率的變化,對實驗測得數據進行驗證,得到相應電機頻率值。熟知電機頻率的變化規(guī)律為充分了解抽油機負載特性、優(yōu)化開采方案、提高節(jié)能率提供了理論指導,為使用新型變頻節(jié)能系統的應用奠定了理論基礎。根據系統要實現的功能和性能指標,變頻自適應控制系統采用西門子S7-300處理器為核心,抽油機模型為被控對象,根據負載的情況控制變頻器,調節(jié)電機運轉速度,采用光電編碼器、載荷傳感器、對信號進行采集。將采集的信號反饋給PLC,最終構建成閉環(huán)自適應控制系統,實現抽油機電機變頻調速控制,反映出頻率值隨著負載的變化趨勢。從實驗室試驗結果來看,設計的抽油機變頻自適應系統實現了電機頻率實時反饋測量。測量結果顯示負載增加電機的頻率變化,加上模糊PID調節(jié),使頻率穩(wěn)定,在測量過程中誤差在1%,測量系統運行穩(wěn)定可靠,精度較高,滿足了抽油機變頻自適應測量的需求。
[Abstract]:In the middle and late stage of exploitation of petroleum resources in China, the average load efficiency of motor drive of pumping unit is low, which brings a huge waste of energy. With the development of frequency conversion adaptive technology, beam pumping unit has better pumping performance, which can increase the output, reduce the cost of oil production and increase the economic benefit. It is the mainstream and direction of energy saving development of pumping unit. Accordingly, this paper studies the frequency conversion energy saving control system of beam pumping unit in laboratory environment. In order to grasp the load and motor frequency of pumping unit in the process of oil recovery, it is necessary to measure the load frequency, which is the key parameter of frequency conversion adaptive system, in real time and accurately. It is very important to determine the frequency and frequency of the motor when the load is running accurately and linearly according to the load, which is of great significance for improving the oil recovery rate and saving energy. Based on the characteristics of motor frequency varying with load, a new energy-saving method based on frequency conversion is proposed in this paper. Through the design and optimization of the structure of the pumping unit frequency conversion system, several load frequency conversion tests were carried out, and the inherent relationship between the frequency of the pumping unit motor and the pumping unit load was systematically studied, and the response law of the pumping unit motor frequency to the pumping unit load was revealed. With the increase of the motor frequency of pumping unit load, the experimental data are verified and the corresponding motor frequency values are obtained. Knowing the frequency variation of motor provides theoretical guidance for fully understanding the load characteristics of pumping unit, optimizing mining scheme and increasing energy saving rate, and lays a theoretical foundation for the application of new type frequency conversion energy saving system. According to the function and performance index of the system, the frequency conversion adaptive control system adopts Siemens S7-300 processor as the core, the pumping unit model as the controlled object, controls the frequency converter according to the load, and adjusts the motor running speed. The signal is collected by photoelectric encoder and load sensor. The collected signals are fed back to PLC, to form a closed loop adaptive control system to realize the variable frequency speed control of the pumping unit motor, which reflects the change trend of the frequency value with the load. The experimental results show that the designed frequency conversion adaptive system of the pumping unit realizes the real-time frequency feedback measurement of the motor. The measurement results show that the load increases the frequency variation of the motor and the fuzzy PID adjusts, which makes the frequency stable. The error is 1 in the measurement process. The measurement system runs stably and reliably, and the accuracy is high, which meets the needs of the self-adaptive measurement of the pumping unit frequency conversion.
【學位授予單位】：東北石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TE938;TP273

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