【摘要】：目前我國油田大多數(shù)已處于開發(fā)的中后期,主要開采手段為機(jī)械采油,各大油田機(jī)械采油應(yīng)用最多的就是常規(guī)游梁式抽油機(jī)。常規(guī)游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡單實用、可靠性強(qiáng)且技術(shù)成熟壽命長,但自身結(jié)構(gòu)所限會存在有桿抽油泵系統(tǒng)總效率較低、電機(jī)會有發(fā)電現(xiàn)象、平衡效果差等問題,且每年造成的能耗也相當(dāng)可觀。針對電機(jī)發(fā)電現(xiàn)象,傳統(tǒng)的做法是使用制動電阻的熱效應(yīng)來消耗這部分能量,未能充分利用這部分能量。如果將能量回饋電網(wǎng),又會產(chǎn)生諧波污染或者效率過低等問題�；诖�,利用超級電容器來對這部分能量進(jìn)行回收,并在抽油機(jī)電機(jī)電動運行時放出以緩解電網(wǎng)壓力,以此來達(dá)到穩(wěn)定變頻器直流母線電壓、節(jié)能降耗的目的。首先對抽油機(jī)的運行原理進(jìn)行分析,計算出下行程放桿時電機(jī)發(fā)電的能量。制定超級電容跟抽油機(jī)間的接入方案,同時對雙向DC/DC變換器進(jìn)行工作原理的分析與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇。依據(jù)接入方案設(shè)計儲能系統(tǒng)整體控制策略,分析超級電容的充放電模式,選擇與工況合適的充放電方式。最后,對超級電容進(jìn)行參數(shù)匹配、選型與結(jié)構(gòu)設(shè)計。儲能系統(tǒng)自身具有非線性且輸入輸出擾動性大的特點,一般的PID控制方法已無法滿足需求。因此,采用自適應(yīng)控制的方法對雙向DC/DC變換器進(jìn)行控制,它對模型的偏差和外部干擾具有魯棒性�；贛atlab/Simulink平臺對控制策略和控制算法進(jìn)行仿真驗證。最后進(jìn)行現(xiàn)場實驗對整體方案進(jìn)行驗證,完成實驗設(shè)計、器件選型和儲能系統(tǒng)搭建后前往現(xiàn)場進(jìn)行實驗。對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后,進(jìn)行常規(guī)抽油機(jī)超級電容器儲能系統(tǒng)實驗結(jié)果評價,分析系統(tǒng)效率及經(jīng)濟(jì)性。
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TE933.1;TM53
【圖文】：

第二章 能量回饋與雙向 DC/DC 變換器特性研究抽油機(jī)主要的平衡方式為機(jī)械平衡方式，能量回饋發(fā)生在往復(fù)運動的度不佳的油井，能量回饋現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。研究能量回饋之前首先得掌理和平衡過程，再根據(jù)平衡過程考慮最大回饋能量，以此來做為儲能礎(chǔ)。油機(jī)運行特性分析油機(jī)運行原理抽油機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示，抽油機(jī)主要由四連桿機(jī)構(gòu)、平衡裝置和輔助裝置等幾大部分組成。

電壓比較低只有幾伏的電壓，通常超級電容器如果想應(yīng)用于要將成百上千乃至上萬的超級電容單體串并聯(lián)起來構(gòu)成能滿是由于電容單體的參數(shù)具有離散性，若想讓整個儲能陣列完合適的均壓策略與控制電路。但是串并聯(lián)的數(shù)量越多，會造，導(dǎo)致需要平衡電壓的均壓電路也越復(fù)雜，成本太高以至失面考慮，首先應(yīng)達(dá)到高壓梯度要求，同時盡可能選擇額定電一個需要考慮的問題，在超級電容充放電過程中，高壓端相4、5 倍以上，若直接互相相接將影響正常工作或?qū)е伦冾l器損在高壓直流端和電壓直流端之間需要接入雙向 DC/DC 變換遞[28]。DC 變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇C 變換器是一種直流電壓之間的變換器件，特點是能夠在保的情下完成能量的互相傳遞。

圖 2-3 非隔離型直流變換器四種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖綜上所述，非隔離型雙向 DC/DC 變換器都是基于單向直流變換器的基本結(jié)構(gòu)，二管與開關(guān)管組合形成相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)，每種非隔離型雙向 DC/DC 變換器都有其應(yīng)用特定場合，基于此，在選擇時應(yīng)充分考慮實際工況、環(huán)境、空間要求，合理選擇。4.2 隔離型雙向 DC/DC 變換器隔離型雙向 DC/DC 變換器的基本結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，它是由非隔離型雙向 DC/DC 變換拓?fù)洳季智度敫綦x結(jié)構(gòu)得到，通常隔離方式通常有兩種：隔離變壓器和耦合電感。Buck路中插入變壓器可構(gòu)成正激變換器[32]，Buck/Boost 插入耦合電感可構(gòu)成反激變換器。如圖 2-4 所示為雙向反激 DC/DC 變換器[33]，儲能結(jié)構(gòu)用的就是耦合電感且可以作為量傳輸?shù)闹虚g環(huán)節(jié)，一般選取單向磁化鐵粉芯或者磁芯開氣隙，主要是為了防止受到流電流分量過大的影響而使電感進(jìn)入飽和區(qū)。變壓器漏感會導(dǎo)致開關(guān)管有較大的電壓力，通常從安全角度來看，會在在原邊線圈加鉗位電路，保證電路穩(wěn)定性。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 韓江;黃烽耘;田源;;抽油機(jī)遠(yuǎn)程啟停控制分析及實踐探討[J];中國管理信息化;2019年14期

2 張曉玲;于海迎;;抽油機(jī)的節(jié)能技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J];石油和化工節(jié)能;2007年02期

3 趙華;石志香;祁勝蔡;;抽油機(jī)井節(jié)能降耗技術(shù)現(xiàn)場試驗應(yīng)用及效果[J];石油和化工節(jié)能;2016年03期

4 范新忠;;抽油機(jī)底座防位移壓板的研制[J];石油技師;2015年00期

5 王慶輝;;抽油機(jī)井節(jié)能降耗分析及措施[J];化學(xué)工程與裝備;2019年01期

6 陳文亮;;抽油機(jī)常見故障成因分析與治理對策探討[J];內(nèi)蒙古石油化工;2019年02期

7 孟慶昊;;抽油機(jī)井系統(tǒng)效率影響因素及措施[J];化學(xué)工程與裝備;2019年04期

8 張亞軍;;油井修井作業(yè)環(huán)保清洗裝置[J];中國設(shè)備工程;2018年03期

9 謝天;;論石油抽油機(jī)設(shè)備的規(guī)范化管理[J];化工管理;2018年07期

10 朱軍;;抽油機(jī)井的智能化管理[J];化工管理;2018年25期

相關(guān)會議論文 前10條

1 張廣超;;新型抽油機(jī)井分層壓力測試儀的研制與應(yīng)用[A];《采油工程文集》2015年第2輯[C];2015年

2 李艷秋;白士平;;抽油機(jī)井智能調(diào)平衡技術(shù)的推廣應(yīng)用[A];創(chuàng)新驅(qū)動，加快戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展——吉林省第七屆科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集（上）[C];2012年

3 房金鑫;劉威;王偉群;王顏;趙曉波;;抽油機(jī)井量化調(diào)參方法[A];新世界中國教育發(fā)展論壇（第三卷）[C];2007年

4 周維琴;李峰;李錄兵;寧瑩;梁馨嫻;王宏;雍碩;陳偉;;抽油機(jī)井工況診斷及功圖智能系統(tǒng)的分析與應(yīng)用[A];第十四屆寧夏青年科學(xué)家論壇石化專題論壇論文集[C];2018年

5 何軍;竇武;楊波;蘇雷;仝世偉;李震宇;崔建斌;;煤層氣抽油機(jī)井專用防煤粉管柱[A];2017年全國天然氣學(xué)術(shù)年會論文集[C];2017年

6 ;抽油機(jī)井過環(huán)空分層配產(chǎn)技術(shù)[A];《采油工程文集》2015年第2輯[C];2015年

7 鐘勝旗;;熱洗調(diào)參對泵況動態(tài)平衡的影響[A];中華教育理論與實踐科研論文成果選編（第1卷）[C];2009年

8 李英;宋成立;喬歆淇;;拉力感應(yīng)緊固盤根器應(yīng)用技術(shù)[A];發(fā)揮科技支撐作用深入推進(jìn)創(chuàng)新發(fā)展——吉林省第八屆科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集[C];2014年

9 趙亞男;單永卓;;井下泵示功圖分析儀的研制[A];《采油工程》第3卷第3冊[C];2013年

10 徐速;;聚區(qū)抽油機(jī)井沖次調(diào)整效果分析[A];中華教育理論與實踐科研論文成果選編（第1卷）[C];2009年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 本報記者 何宏芳 通訊員 鄭京輝;從“智能手”到“智能腦”[N];中國石油報;2017年

2 耿愛紅;新型抽油機(jī)井口居中移機(jī)裝置甩掉“黑大褂”[N];中國石化報;2011年

3 特約記者 鄭水平;曙光采油廠三項舉措降能耗[N];中國石油報;2009年

4 記者 王志田;大慶油田自主研發(fā)國內(nèi)首臺全平衡抽油機(jī)[N];中國石油報;2009年

5 特約記者 王吉超 通訊員 張長安;井站小板報做出大文章[N];中國石油報;2003年

6 李兵 張明波;扎根油田譜寫奮進(jìn)人生[N];中國石油報;2005年

7 記者 王志田 通訊員 崔英春;大慶采三抽油機(jī)降型試驗取得重大突破[N];中國石油報;2005年

8 記者 王志田邋通訊員 孫超;干在平時 重在維護(hù)[N];中國石油報;2008年

9 通訊員 寧海利;抽油機(jī)節(jié)能裝置有較大普及空間[N];中國石油報;2008年

10 通訊員 柏秀麗;大慶采二作業(yè)四區(qū)人人爭做節(jié)能標(biāo)兵[N];中國石油報;2009年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 曹雪;永磁同步電動機(jī)抽油機(jī)系統(tǒng)智能控制技術(shù)研究[D];東北石油大學(xué);2018年

2 王義龍;周期性勢能負(fù)荷條件下電機(jī)系統(tǒng)能耗特性及節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華北電力大學(xué)(北京);2018年

3 趙海暉;基于電機(jī)特性及特殊工況的抽油機(jī)設(shè)計與評價方法研究[D];中國石油大學(xué)(華東);2017年

4 趙啟成;抽油機(jī)井油管失效機(jī)理及事故預(yù)防的研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2005年

5 王鳳山;聚合物驅(qū)抽油機(jī)井抽油桿柱的力學(xué)行為研究[D];大慶石油學(xué)院;2007年

6 葉鵬;抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的數(shù)值模擬分析與試驗研究[D];東北石油大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王鵬;抽油機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2018年

2 常宇榮;蝸輪蝸桿傳動抽油機(jī)設(shè)計與分析[D];西安石油大學(xué);2019年

3 陳瑞澤;齒輪齒條式雙井抽油機(jī)研究[D];西安石油大學(xué);2019年

4 李瑞東;用于常規(guī)抽油機(jī)的超級電容器儲能系統(tǒng)設(shè)計與分析[D];西安石油大學(xué);2019年

5 修偉;辛1區(qū)塊抽油機(jī)井工況分析技術(shù)研究與應(yīng)用[D];中國石油大學(xué)(華東);2017年

6 王寧寧;基于機(jī)器動力學(xué)電示功圖技術(shù)理論研究[D];中國石油大學(xué)(華東);2017年

7 吳明勝;基于半監(jiān)督極限學(xué)習(xí)機(jī)的抽油機(jī)故障診斷方法研究[D];中國石油大學(xué)(華東);2017年

8 周立明;提撈抽油機(jī)在三元復(fù)合驅(qū)采出井上適應(yīng)性研究[D];東北石油大學(xué);2018年

9 孫振洲;低滲透油田抽油機(jī)變頻器與電加熱工藝的應(yīng)用和研究[D];東北石油大學(xué);2018年

10 李山山;游梁式抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)研究[D];東北石油大學(xué);2018年

本文編號：2752585