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1、二、抽油机伺服节能控制二、抽油机伺服节能控制College of Mechanical Science and EngineeringCollege of Mechanical Science and Engineering 机械科学与工程学院机械科学与工程学院机械科学与工程学院机械科学与工程学院l 抽油机在一个冲次内，随抽油机在一个冲次内，随着抽油杆的上升和下降，使电着抽油杆的上升和下降，使电机工作在电动状态和发电状态机工作在电动状态和发电状态（一般是三相异步电机或永磁（一般是三相异步电机或永磁同步电机）。上升过程电机从同步电机）。上升过程电机从电网吸收能量；下降过程电机电网吸收能量；下降过
2、程电机的负载变为动力，加之井下负的负载变为动力，加之井下负压等使电动机处于发电状态，压等使电动机处于发电状态，把机械能量转换成电能回馈到把机械能量转换成电能回馈到电网。当出现负扭矩时，就说电网。当出现负扭矩时，就说明减速箱的主动轮变为从动轮。明减速箱的主动轮变为从动轮。如果负扭矩值较大，将发生从如果负扭矩值较大，将发生从动轮冲击主动轮，从而降低齿动轮冲击主动轮，从而降低齿轮寿命。这种现象常发生在不轮寿命。这种现象常发生在不平衡、平衡、轻载荷或载荷突变的油轻载荷或载荷突变的油井上。右图为某井抽油机扭矩井上。右图为某井抽油机扭矩曲线如图。曲线如图。S7-200PLC抽油机伺服节能控制抽油机伺服节能
3、控制l 目前，游梁式抽油机在油田中的应用最为广泛，游梁式抽油机都是由异步电机或同步电机进行驱动的，电机不能按照抽油机载荷曲线进行运动，出现了下冲程电机输出无用功的现象（包括平衡效果良好的抽油机），导致抽油机效率偏低。l 利用PLC伺服系统驱动抽油机，其原理是根据电机负载变化来调节电机的输入电压和电流，能在电机的输出运行过程中实时调节转速和转矩，优化抽油机的运行状态，以达到最大的系统效率。由于速度与转矩可解耦，即可分别控制转矩和速度，能够满足各类抽油机不同工况的需求。稀土永磁电机伺服驱动系统的优化运行以及高品质的伺服工作特性，可大大降低装机功率，能够实现驱动特性与机械负载特性的最佳匹配。Coll
4、ege of Mechanical Science and EngineeringCollege of Mechanical Science and Engineering 机械科学与工程学院机械科学与工程学院机械科学与工程学院机械科学与工程学院 伺服电机工作原理伺服电机工作原理l 伺服电机是靠脉冲来定位，伺服电机接收到1个脉冲，电机本身就会旋转1个脉冲所对应的角度，从而实现位移。因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能（光电编码器），所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收到了多少
5、脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。同时具有起动转矩大、运行范围宽、加速性能好、无自转现象等特点。College of Mechanical Science and EngineeringCollege of Mechanical Science and Engineering 机械科学与工程学院机械科学与工程学院机械科学与工程学院机械科学与工程学院S7-200PLC控制抽油机伺服电机控制抽油机伺服电机l1、PLC对位置传感器信号的检测，可对抽油机实现上、下冲程变速运动控制，提高泵的充满系数，提高泵效。l2、PLC对井口处压力传感器信号的检
6、测，可判断是否有采出液，避免空抽。l 3、PLC对悬绳处拉力传感器信号的检测，对抽油杆柱和采出液重量进行分析，判断抽油泵是否被卡死。l4、PLC可在抽油机皮带打滑时控制伺服电机立刻停止转动。l5、PLC可在抽油机皮带断裂时控制伺服电机立刻停止转动。l6、可解决所谓的“大马拉小车”的问题。l7、以上参数均可实现物联网络远传。S7-200抽油机伺服控制实验台抽油机伺服控制实验台 l College of Mechanical Science and EngineeringCollege of Mechanical Science and Engineering 机械科学与工程学院机械科学与工程学院
7、机械科学与工程学院机械科学与工程学院 防喷器(BOP)在用于试油、修井、完井等作业过程中关闭井口，防止井喷事故的发生；防喷器在石油钻井时，安装在井口套管头上，用来控制高压油、气、水可能发生的井喷。当井内油气压力很高时，防喷器应该快速启动。目前，油田中使用的各种防喷器（单闸板、双闸板、环形、剪断），都是手动或通过手动控制液压与气动执行装置驱动防喷器动作。将泥浆中的甲烷含量、压力和温度等参数传送到PLC中，PLC通过程序运算并与给定值进行比较，利用极限设定值控制防喷器动作。三、防喷器自动检测与控制技术三、防喷器自动检测与控制技术College of Mechanical Science and E
8、ngineeringCollege of Mechanical Science and Engineering 机械科学与工程学院机械科学与工程学院机械科学与工程学院机械科学与工程学院 防喷器防喷器PLC自动控制自动控制College of Mechanical Science and EngineeringCollege of Mechanical Science and Engineering 机械科学与工程学院机械科学与工程学院机械科学与工程学院机械科学与工程学院 四、四、PLC交流伺服系统交流伺服系统 控制自升式海洋平台桩腿升降控制自升式海洋平台桩腿升降 l Profibus DP适用
9、于现场层高速数据传送。主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站（PLC）程序循环时间短。除周期性用户数据传输外，Profibus DP还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态、诊断和报警处理等。l 海洋钻井及采油平台桩腿升降，用PLC-伺服驱动系统取代，可大大改善平台的控制品质和安全性能。目前，国内可生产130KW以及国外可生产600KW的伺服电机，可满足桩腿起升大功率控制的需要。College of Mechanical Science and EngineeringCollege of Mechanical Science and Enginee
10、ring 机械科学与工程学院机械科学与工程学院机械科学与工程学院机械科学与工程学院五、智能化油田技术五、智能化油田技术College of Mechanical Science and EngineeringCollege of Mechanical Science and Engineering 机械科学与工程学院机械科学与工程学院机械科学与工程学院机械科学与工程学院l 智能化油田就是能够全面感知的油田；智能化油田就是能够全面感知的油田；能够自动操控的油田；能够预测趋势的油田；能够自动操控的油田；能够预测趋势的油田；能够优化决策的油田。智能化油田将借助先能够优化决策的油田。智能化油田将借助先
11、进的计算机技术、自动化技术、传感技术和进的计算机技术、自动化技术、传感技术和专业的数学模型，建立覆盖整个油田各厂站专业的数学模型，建立覆盖整个油田各厂站与业务环节的自动检测、自动控制以及自动与业务环节的自动检测、自动控制以及自动处理系统，并建立模型分析系统与专家系统。处理系统，并建立模型分析系统与专家系统。同时将以上信息通过物联网把所有的设备、同时将以上信息通过物联网把所有的设备、物品、传感信息与互联网连接起来，实现智物品、传感信息与互联网连接起来，实现智能化识别、控制和管理。实现物理空间与数能化识别、控制和管理。实现物理空间与数字空间的无缝连接。字空间的无缝连接。本本系系统统集集先先进进成成
12、熟熟的的计计算算机机技技术术、通通信信技技术术、数数据据采采集集技技术术及及传传感感技技术术于于一一体体，通通过过安安装装在在各各油油井井上上的的高高精精度度数数据据采采集集器器获获取取油油井井的的减减速速箱箱运运行行状状态态、电电机机电电流流、电电压压、抽抽油油机机载载荷荷、冲冲程程、井井口口压压力力、温温度度等等参参数数，经经无无线线传传输输信信道道上上传传至至相相关关作作采采油油业业区区或或采采油油队队的的计计算算机机工工作作站站，计计算算机机综综合合处处理理传传来来的的信信息息，自自动动生生成成日日报报表表和和示示功功图图，或或将将结结果果传传送送到到采采油油厂厂乃乃至至油油田田公公司司相相关关职职能部门。能部门。抽油机智能化系统抽油机智能化系统College of Mechanical Science and EngineeringCollege of Mechanical Science and Engineering 机械科学与工程学院机械科学与工程学院机械科学与工程学院机械科学与工程学院压力传感器压力传感器压力传感器压力传感器