【摘要】：我國石油資源進(jìn)入開采中后期,在開采中抽油機(jī)電動機(jī)傳動的平均載荷效率低,帶來了能量的巨大浪費(fèi)。變頻調(diào)速自適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展使游梁式抽油機(jī)具有較好的抽油性能,能提高產(chǎn)量、降低采油成本、提高經(jīng)濟(jì)效益等,是抽油機(jī)節(jié)能發(fā)展的主流和方向。據(jù)此,本文在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下研究了游梁式抽油機(jī)變頻節(jié)能控制系統(tǒng)。為了實(shí)時(shí)掌握抽油機(jī)在采油過程中負(fù)載與電機(jī)頻率情況,必須對變頻自適應(yīng)系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)——負(fù)載頻率,進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的測量。實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測定在負(fù)載運(yùn)行時(shí)電機(jī)的頻率,頻率根據(jù)負(fù)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(jī)頻率隨負(fù)載變化的特點(diǎn),提出了一種基于變頻節(jié)能新方法,進(jìn)而對抽油機(jī)采油節(jié)能的研究開拓了新思路。通過設(shè)計(jì)和優(yōu)化抽油機(jī)變頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu),進(jìn)行多次負(fù)載變頻測試試驗(yàn),系統(tǒng)研究抽油機(jī)電機(jī)頻率與抽油機(jī)負(fù)載內(nèi)在聯(lián)系,揭示抽油機(jī)電機(jī)頻率與抽油機(jī)負(fù)載的響應(yīng)規(guī)律。隨著抽油機(jī)負(fù)載的增加電機(jī)頻率的變化,對實(shí)驗(yàn)測得數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證,得到相應(yīng)電機(jī)頻率值。熟知電機(jī)頻率的變化規(guī)律為充分了解抽油機(jī)負(fù)載特性、優(yōu)化開采方案、提高節(jié)能率提供了理論指導(dǎo),為使用新型變頻節(jié)能系統(tǒng)的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。根據(jù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能和性能指標(biāo),變頻自適應(yīng)控制系統(tǒng)采用西門子S7-300處理器為核心,抽油機(jī)模型為被控對象,根據(jù)負(fù)載的情況控制變頻器,調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度,采用光電編碼器、載荷傳感器、對信號進(jìn)行采集。將采集的信號反饋給PLC,最終構(gòu)建成閉環(huán)自適應(yīng)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)電機(jī)變頻調(diào)速控制,反映出頻率值隨著負(fù)載的變化趨勢。從實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果來看,設(shè)計(jì)的抽油機(jī)變頻自適應(yīng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)頻率實(shí)時(shí)反饋測量。測量結(jié)果顯示負(fù)載增加電機(jī)的頻率變化,加上模糊PID調(diào)節(jié),使頻率穩(wěn)定,在測量過程中誤差在1%,測量系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,精度較高,滿足了抽油機(jī)變頻自適應(yīng)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(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TE938;TP273

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本文編號：2255843