石油工業(yè)作為我國經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè),對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要的作用。然而,我國大多數(shù)油田已進(jìn)入開采中后期階段,眾多抽油系統(tǒng)處于輕載或空載狀態(tài),導(dǎo)致電能浪費(fèi)嚴(yán)重,抽油效率受到影響。針對(duì)油田開采過程中能源浪費(fèi)的問題,本文以開關(guān)磁阻電機(jī)為主體,設(shè)計(jì)了面向油田節(jié)能的智能抽油控制模塊,實(shí)現(xiàn)對(duì)抽油系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化控制,達(dá)到提高工作效益、收益最大化的目的。論文從國內(nèi)外研究現(xiàn)狀入手,在油田手動(dòng)調(diào)節(jié)開關(guān)磁阻電機(jī)抽油機(jī)的基礎(chǔ)上,分析抽油機(jī)開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)節(jié)抽油速度的智能抽油控制模塊。智能抽油控制模塊包含中心處理模塊、電流檢測(cè)模塊、轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊、控制調(diào)節(jié)模塊和狀態(tài)顯示模塊。狀態(tài)顯示模塊借助TFTLCD對(duì)整個(gè)模塊開發(fā)過程的流程界面進(jìn)行展示,主要包括設(shè)置界面、測(cè)試界面、抽油界面等。智能抽油控制模塊依據(jù)油井儲(chǔ)油狀態(tài),綜合抽油過程中影響收益的因素,運(yùn)用抽油機(jī)SRM電流去噪算法和融合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的抽油節(jié)能算法控制電機(jī)工作的最佳轉(zhuǎn)速。論文選用12/8極三相開關(guān)磁阻電機(jī),利用keil uVision5開發(fā)平臺(tái)作為軟件開發(fā)工具和STM32F103ZET6最小系統(tǒng)的硬件平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了面向油田節(jié)能的... 

【文章來源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

抽油井工作示意圖

第二章抽油機(jī)結(jié)構(gòu)與抽油模塊開發(fā)環(huán)境11油工作完成，再進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)的開始[46]。一個(gè)沖程內(nèi)抽油泵完成一個(gè)進(jìn)液和排液的過程，如圖2-3所示。圖2-3沖程示意圖游梁式抽油機(jī)是陸地油田長期應(yīng)用的傳統(tǒng)抽油設(shè)備[47]。游梁式抽油機(jī)的主要特點(diǎn)：（1）整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作維護(hù)方便；（2）制造材料耐磨損，抗腐蝕性強(qiáng)，承載能力強(qiáng)；（3）減速器部分特有的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使得其處于不間斷工作，使用壽命長；（4）驢頭可采用上翻、上掛或側(cè)轉(zhuǎn)三種形式之一；（5）剎車裝置結(jié)合保險(xiǎn)裝置，操作較靈活、安全、穩(wěn)定、噪聲校2.1.3抽油機(jī)節(jié)能控制策略游梁式抽油機(jī)的節(jié)能技術(shù)可概括為抽油機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、采用節(jié)能驅(qū)動(dòng)設(shè)備、使用節(jié)能控制器[48]。（1）間抽控制器油井在開采初期階段井底壓力大，原油在管道壓力逐步遞減的方向移動(dòng)，開采工作持續(xù)一段時(shí)間之后，井底壓力嚴(yán)重不足，此時(shí)需要借助外力的作用，主要是通過油井最大開采力的抽油機(jī)促使原油采油的這一過程的進(jìn)行，但是在進(jìn)行一段時(shí)間的開采工作之后，井底儲(chǔ)油需要更長的時(shí)間，此時(shí)抽油機(jī)頻繁出現(xiàn)“非滿抽”或者“空抽”的現(xiàn)象，處于間歇抽油階段工作或選擇停止抽油機(jī)工作狀態(tài)，以避免浪費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生。處于此階段，由于石油工業(yè)對(duì)于節(jié)能的需求，停止抽油機(jī)的時(shí)間控制變的至關(guān)重要，因此，間抽控制器應(yīng)運(yùn)而生。發(fā)展初期主要是通過人工判斷出油的量進(jìn)而手動(dòng)的調(diào)節(jié)抽油機(jī)開始、停機(jī)的時(shí)間，存在浪費(fèi)大量的人力、物力的現(xiàn)象。隨著油井地質(zhì)的微妙變化，抽油機(jī)的啟停時(shí)間不在是固定、單一，因此工作人員對(duì)間抽控制器的啟停進(jìn)行手動(dòng)的調(diào)節(jié)，人工控制需要付出高昂的代價(jià)，加之需要經(jīng)驗(yàn)的積累，在很多時(shí)候工作人員依然無法較準(zhǔn)確地確定啟停時(shí)間，實(shí)現(xiàn)間抽采油的最大效率。隨后，油田研究人員發(fā)現(xiàn)將相關(guān)的傳感器

第二章抽油機(jī)結(jié)構(gòu)與抽油模塊開發(fā)環(huán)境13圖2-412/8極三相開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)意圖開關(guān)磁阻電機(jī)依靠磁阻效應(yīng)工作，其運(yùn)行原理遵循“磁阻最小原理”，即磁通量始終沿磁阻最小的路徑閉合[52]。在磁場(chǎng)中，某種形狀的鐵芯主軸線存在移動(dòng)到與磁場(chǎng)軸重合的位置的趨勢(shì)。而利用這種趨勢(shì)，以定子凸極產(chǎn)生磁場(chǎng)，而轉(zhuǎn)子鐵芯凸極形成多個(gè)均勻分布的主軸線，僅僅通過某種方式控制定子產(chǎn)生磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子就總遵循向磁阻最小的方向移動(dòng)，從而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)推動(dòng)電機(jī)的持久運(yùn)行。圖2-4中給出了定子12個(gè)磁極A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3、A4、B4、C4的位置安排，其中4個(gè)A磁極（4個(gè)B、4個(gè)C）在圓周上均勻的分布，其上的繞組相互連接成一相繞組。圖中電動(dòng)機(jī)有A、B、C三相繞組，因此又稱為三相開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)。因此可知，開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的幾相繞組決定了開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的名稱。開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于塑料機(jī)械、礦山機(jī)械、油田、機(jī)床、造紙機(jī)械、風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、電動(dòng)車、風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，尤其是節(jié)能方面在各類電機(jī)中綜合效果最好。開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的性能特點(diǎn)：（1）開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。在SRM的轉(zhuǎn)子上無任何繞組，沒有其他的阻礙作用，因此可以用于高速情況下的運(yùn)行；（2）系統(tǒng)可靠性高。開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子之間相互獨(dú)立，當(dāng)其中某一相出現(xiàn)問題時(shí)，僅需要停止出現(xiàn)故障的，其他的均可處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)；（3）電路簡(jiǎn)單可靠。開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的功率變換器電路中所需要的功率元器件少，最少可以和電機(jī)相數(shù)相同，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單[53]；（4）峰值扭矩較高，且持續(xù)時(shí)間，這是與其他電動(dòng)機(jī)比優(yōu)勢(shì)最突出的。2.2.2開關(guān)磁阻電機(jī)工作原理在磁場(chǎng)中，某種形狀的鐵芯的主軸線由趨向于移動(dòng)到與磁場(chǎng)軸重合的位置的趨勢(shì)。而利用這種趨?


本文編號(hào)：3225429