新型节能液压抽油机的控制系统设计
抽油机节能控制系统设计
抽油机节能控制系统设计摘要:针对油田抽油机轻载时效率低、功率因数低,且现有的轻载节能模型要求精确了解电动机的模型和参数,难以用于工程实现等问题,利用电机线性化的转矩-转差率关系,对恒转矩负载介绍了电机选型方式。
在电机控制上考虑了抽油机上行和下行对能量的需求，在周期上对电机驱动供电进行了合理的配置，本方法有实用、简单的特点,可使电动机的效率有较大提高，大量节约了抽油机的用电量。
引言在油田实际运行中,由于电动机产品容量不连续性,安全系数选择过高等因素,使电动机额定负载总是超过最大可能峰值30%,而峰值所持续的时间又往往远小于总运行时间。
电动机运行在轻载的时间占了它运行时间的大部分。
轻载时,尤其是负载率低于20%的情况下,有功电流很小,而无功电流不变。
本文在基于抽油机电机近似恒转矩负载的情况下,假定已知负载特性和电机额定参数,根据不同工况(负载转矩和运行频率)按一定规律来调节电机的输入电压或脉宽使整个抽油机系统效率提高。
1.电机的选型:针对抽油机负载情况，需要合理计算出电机的负载。
负载分为抽油机克服重力做功情况以及抽油机依靠重力自行转动部分。
电机力矩的选择是电机选型的最重要内容，以下内容介绍制约力据选择的因素：A.转动惯量的选择在旋转运动中，物体的转动惯量J对应于直线运动中的物体质量。
要计算系统在加速过程中产生的动态载荷，即必须计算物体的转动惯量J和角加速度，然后得惯性力矩T=J*。
物体的转动惯量：J=式中，L：长度（mm）D：直径（mm）B.加速度计算控制系统要定位准确，物体运动必须有加减速过程。
已知加速时间，最大角速度，很容易算出奠基的角加速度：=/（rad/s2）C.电机力矩计算T=（J*+TL）/其中：TL为系统外力折算到电机上的力矩；为传动系统的效率。
根据计算出的力矩T再加上一定的安全系数，即可选出电机型号。
2.控制系统的硬件设计驱动电机的硬件设计可分为控制部分和驱动部分。
控制部分的主要芯片为飞利浦P89V51RD2型单片机和脉冲分配控制器PMM8713。
《二次调节抽油机液压系统设计与研究》
《二次调节抽油机液压系统设计与研究》篇一一、引言随着石油工业的不断发展，抽油机作为油田开采的重要设备，其性能的优化与提升显得尤为重要。
二次调节抽油机液压系统作为一种新型的抽油机驱动系统，具有高效、节能、稳定等优点，在石油开采领域具有广泛的应用前景。
本文将重点介绍二次调节抽油机液压系统的设计与研究，以期为相关领域的研发与应用提供参考。
二、液压系统设计基础在设计二次调节抽油机液压系统时，首先要明确设计基础和原则。
该系统需满足高效、节能、稳定的基本要求，同时需考虑到系统的可靠性、维护性以及成本等因素。
设计过程中，需遵循以下原则：1. 系统应具有较高的传动效率，以降低能耗；2. 系统应具备较好的稳定性，以保证抽油机的正常运转；3. 系统应具备较高的可靠性，以降低故障率；4. 系统应便于维护，降低维护成本。
三、二次调节液压系统结构设计二次调节抽油机液压系统的结构设计主要包括以下几个方面：1. 动力部分：采用液压泵作为动力源，为系统提供动力；2. 调节部分：通过液压阀、执行器等元件实现系统的二次调节，包括压力、流量等参数的调节；3. 执行部分：将调节后的液压能转化为机械能，驱动抽油机进行工作；4. 辅助部分：包括油箱、滤油器、冷却器等元件，保证系统的正常运行。
四、关键元件设计与选型在二次调节抽油机液压系统的设计中，关键元件的设计与选型至关重要。
主要包括以下几个方面：1. 液压泵：选择合适的液压泵，以满足系统的动力需求；2. 液压阀：选择具有较高控制精度和稳定性的液压阀，以保证系统的调节性能；3. 执行器：根据实际需求选择合适的执行器，将液压能转化为机械能；4. 其他元件：如滤油器、冷却器等，需根据系统需求进行合理选型和配置。
五、系统性能分析与优化在完成二次调节抽油机液压系统的设计后，需要进行系统性能分析与优化。
主要包括以下几个方面：1. 性能分析：通过建立数学模型、进行仿真分析等方法，对系统的性能进行评估；2. 参数优化：根据性能分析结果，对系统的参数进行优化，以提高系统的性能；3. 实验验证：通过实验验证优化后的系统性能，确保系统满足设计要求；4. 持续改进：根据实验结果和实际运行情况，对系统进行持续改进，以提高系统的可靠性和稳定性。
智能化抽油节能测控系统设计
智能化抽油节能测控系统设计发布时间：2021-10-22T07:12:29.494Z 来源：《基层建设》2021年第20期作者：郭保1 昋红霞2 王玉莲2[导读] 摘要：目前节能技术主要从节能电机的匹配、无功补偿、抽油机平衡调整、变频控制系统改造、降低运行负荷等方面着手，但低渗透油田典型的低产液特性限制了常规节能改造技术，常规节能改造技术的特点是吨液能耗高、系统效率低，不能有效解决油泵空抽造成的电能浪费问题。
1长庆油田分公司第一采油厂测试实验大队陕西延安 717502；2长庆油田分公司第一采油厂侯市作业区陕西延安 717502摘要：目前节能技术主要从节能电机的匹配、无功补偿、抽油机平衡调整、变频控制系统改造、降低运行负荷等方面着手，但低渗透油田典型的低产液特性限制了常规节能改造技术，常规节能改造技术的特点是吨液能耗高、系统效率低，不能有效解决油泵空抽造成的电能浪费问题。
针对这些问题，为了提高抽油机的举升效率，降低能耗，该研究通过数据采集、分析和综合应用，形成了一套智能节能抽油机测控系统，实现了抽油机的优化控制、状态监测和故障诊断。
关键词：空抽；测控系统；节能；智能化由于油层开发整体不断趋向老龄化，抽油机抽汲能力远大于油井的渗透能力，油泵空抽及其造成的电能大量浪费、抽油机寿命缩短问题持续恶化，严重时破坏井下地质结构及原油压力平衡，致使油井提前枯竭。
同时，油田现场还存在抽油机系统状态监控及故障诊断实时性差、可靠性低等问题。
这不仅危害采油生产安全，降低油田生产能力，给国家和油田企业带来巨大经济损失，也给油田企业及社会的稳定与和谐发展造成严重影响。
1 系统结构测控系统由后台ＰＣ、以数字信号处理器和单片机结构为核心的智能测控装置和ＧＰＲＳ通信模块组成。
上位机采用ＰＣ作为整个系统的高层管理设备，实时监测和管理单台或多台抽油机的工作过程，实现诸如数据存储、查询、分类统计、实时保护、实时报警、信息查询等功能。
同时工作人员可以通过后台ＰＣ对抽油机发出控制指令，实现抽油机的远程启、停控制。
《2024年二次调节抽油机液压系统设计与研究》范文
《二次调节抽油机液压系统设计与研究》篇一一、引言随着石油工业的不断发展，抽油机作为油田开采的重要设备，其性能的优化与提升显得尤为重要。
二次调节抽油机液压系统作为一种新型的节能型抽油机系统，其设计研究对于提高抽油机的效率、降低能耗具有重要意义。
本文旨在探讨二次调节抽油机液压系统的设计与研究，以期为相关领域的研究与应用提供一定的参考。
二、二次调节抽油机液压系统的设计1. 设计原则二次调节抽油机液压系统的设计需遵循节能、高效、可靠、环保的原则，以确保系统的稳定运行与性能提升。
设计过程中需充分考虑到系统的工作环境、抽油量、压力等因素，确保系统的设计与实际需求相匹配。
2. 系统结构二次调节抽油机液压系统主要由动力源、调节机构、执行机构等部分组成。
其中，动力源为系统提供动力，调节机构通过控制阀实现压力与流量的调节，执行机构则负责驱动抽油泵进行抽油作业。
此外，系统还配备了压力传感器、流量传感器等设备，以实时监测系统的运行状态。
3. 关键技术在二次调节抽油机液压系统的设计中，关键技术包括液压泵的选择与匹配、调节阀的设计与控制、以及执行机构的优化等。
需根据实际需求，选择合适的液压泵，并确保其与系统的匹配度；调节阀的设计需考虑其精度、稳定性及可靠性等方面；执行机构的优化则需从结构、材料等方面进行考虑，以提高其工作效率与寿命。
三、二次调节抽油机液压系统的研究1. 性能分析通过对二次调节抽油机液压系统的性能进行分析，可以了解系统的运行状态及存在的问题。
性能分析主要包括对系统的压力、流量、功率等参数的监测与分析，以及系统在不同工况下的运行效率与能耗等方面的研究。
2. 仿真研究仿真研究是二次调节抽油机液压系统研究的重要手段。
通过建立系统的仿真模型，可以模拟系统的实际运行过程，分析系统的动态特性及性能表现。
仿真研究有助于优化系统的设计，提高系统的运行效率与稳定性。
3. 实验研究实验研究是验证二次调节抽油机液压系统设计与研究的有效手段。
抽油机节能控制系统设计
抽油机节能控制系统设计设计概述：随着现代化工业的发展，对于机械设备的效率和节能程度要求越来越高。
抽油机是重要的机械设备，不仅在工业生产中广泛使用，在石油储运、油田采油等领域也发挥着重要作用。
因此，研发一种高效节能的抽油机控制系统具有非常重要的意义。
设计目的：本设计旨在开发一种节能高效的抽油机控制系统，通过实时控制油泵的流量、压力、转速等参数，以优化系统的能耗，提高设备的效率。
设计内容：1. 系统结构本设计采用基于PLC的抽油机控制系统。
系统包括中央控制器、液压驱动装置、液压阀组、上下行杆、泵体和传感器等部分。
2. 控制算法本设计采用PID控制算法来实现对油泵流量、压力、转速等参数的实时控制。
其中，流量控制采用开环控制，通过多点采样实现闭环控制。
压力和转速控制采用闭环控制，通过根据设定值和实际值的误差来调整控制系统的输出。
3. 优化策略本设计采用了多种优化策略来提高系统的效率和稳定性。
具体包括：(1) 通过降低驱动压力、控制泵体的输出速度，降低能耗。
(2) 通过对传感器数据的实时监测、判断油泵的运行状态，采取针对性措施，避免能源浪费。
(3) 通过智能控制系统实现对整个生产线的优化，提高生产效率和质量。
4. 界面设计为了方便操作和监视抽油机的运行状态，本设计还设计了界面。
界面包括操作界面、监视界面和报警界面。
操作界面：实现对整个生产线的控制操作，包括设定参数、实时监测、数据回放等功能。
监视界面：实时显示油泵的工作状态、工作效率、能源消耗等参数。
报警界面：系统能够根据设定的报警数据进行报警提示，方便工作人员及时处理。
设计结论：本设计应用PLC控制技术，采用PID调节算法，对抽油机的流量、压力、转速等参数进行实时控制，采用多种优化策略，既提高了设备的效率，又大大降低了能耗。
同时，系统界面设计友好，操作简单，极大地方便了工作人员的操作和维护，达到了节能且高效的目的。
新型抽油机节电系统设计
新型抽油机节电系统设计根据我国油田多为低渗透的低能、低产油田的特点，石油行业也成为推广“电机系统节能”的重点行业。
针对目前国内抽油机的现状，介绍了新型抽油机节电系统的设计。
该系统包括现场一次传感器部分、油井控制箱部分及监控中心软件三大块。
抽油机的种类繁多，从采油方式上可分为两类，即有杆类采油设备和无杆类采油设备。
有杆类采油设备又可分为抽油杆往复运动类( 如国内外大量使用的游梁式抽油机和无游梁式抽油机) 和旋转运动类( 如电动潜油螺杆泵) ; 无杆类采油设备也可分为电动潜油离心泵、液压驱动类( 如水力活塞泵) 和气举采油设备。
我国的油田不像中东的油田那样有很强的自喷能力，多数为低渗透的低能、低产油田，大部分油田要靠注水压油入井，再用抽油机将油从地层中提升上来。
以水换油或者以电换油是我国油田的现实，因而，电费支出在我国的石油开采成本中占了相当大的比例，所以石油行业十分重视节约电能。
目前我国抽油机的保有量在15 万台以上，电动机装机总容量为3 500 MW，每年耗电量逾百亿千瓦时。
抽油机的运行效率特别低，在我国平均效率为25. 96%，而国外平均水平为30. 05%，年节能潜力可达几十亿千瓦时。
除了抽油机之外，油田还有大量的注水泵、输油泵和潜油泵等设备，总耗电量超过油田总用电量的80%，可见，石油行业也是推广“电机系统节能”的重点行业。
抽油机节能包括节能型抽油机和抽油机节能电控装置的研制与推广两个方面，对此两大技术的研究方兴未艾。
在全国各油田进行试验或已投运的节能电控装置不下数十种之多，大体上可以分为间抽式、软起动及调压节能型、无功就地补偿节能型、超高转差率多速节能电动机拖动装置和变频调速节能等几种类型。
目前抽油机节电系统仍存在以下缺点和不足:1) 自动化程度不高，联网和通信功能不强，许多设备虽然带有数字接口但是因为没有考虑整体的系统设计，基本都没有利用，形同虚设。
2) 很多节能设备在节能的同时也产生了大量的谐波，对电网及电机均有影响。
基于ARM的抽油机节能控制系统的设计
把变频器 的输 出频率从 ５ ０ Ｈ ｚ 改变到 ２ ５ Ｈ ｚ ，这 Ｐ ＷＭ 波形 。
时变 频器的输 出电压就需要从 ４ ０ ０ Ｖ改变 到约
２ ０ ０ Ｖ。
２节能控制系统的硬件结构
本 系统 主要 由广州 周立 功单 片机 发展 有 限公 司的 Ｅ ａ ｓ ｙ ＡＲ Ｍ２ ２ ０ ０开 发板 、富士 Ｉ ＧＢ Ｔ －
电力 电子 ・ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ
基于 Ａ Ｒ Ｍ 的抽油机 节能控制 系统 的设计
文／ 汪 顺 和
机磁极对数 ；Ｓ 为 电机 的转差率 改变频 率和 电压 是最优 的电机控制方法 ，
根据 面积等 效原 理我 们就 可 以用一 系列
等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波 ，通过
模拟仿真技术在电子电工实验中的应用
文／ 柏 向 阳
坏 、资源浪费 、试验危 险性大等 问题 。模 拟实 波特图仪等设 备。
在传 统 的 电子 电工 试验操 作 过程 中，由 于对设 备 的 了解程 度 不 够 高，对 实验 步骤 和 思路 的把
验 过程几乎达到真实实验效果 。为 电子 电工 实
（ １ ）三相 电能参数的实时采集 ； （ ２ ）用 电现场用 电情况的分析与控制 ； 图１ ：用 Ｐ Ｗ Ｍ波代替正 弦半 波 （ ３ ）用 电现场事件监测与告警 ；
况， 实现了 电机转速随 电机负载的增加而增加 ，
随负载 的减小 而减少 ，从 而使抽油 机能够 工作
在一个节能的合理的状态 。
如果仅改变频率而不改变 电压 ，只降低频率 时 对矩 形波 的控制 来模 拟输 出不 同频 率 的正弦
会使 电机处于过 电压 （ 过 励磁 ） 状态 ，严 重时 会导致 电机被烧坏 。因此变频器在 改变 频率的 波。先 把正 弦半 波 Ｎ等分 ，看成 Байду номын сангаас个相 连 的
《2024年二次调节抽油机液压系统设计与研究》范文
《二次调节抽油机液压系统设计与研究》篇一一、引言随着石油工业的不断发展，抽油机作为油田开采的重要设备，其性能的优化与提升显得尤为重要。
液压系统作为抽油机的核心组成部分，其性能的优劣直接影响到抽油机的运行效率和稳定性。
本文针对二次调节抽油机液压系统进行设计与研究，旨在提高抽油机的作业效率和降低能耗。
二、二次调节抽油机液压系统概述二次调节抽油机液压系统是一种通过调节液压泵的输出压力和流量，实现对抽油机运行状态的控制和优化。
该系统通过引入二次调节技术，可以在不同工况下自动调整液压泵的工作参数，使抽油机在最佳状态下运行，从而提高作业效率和降低能耗。
三、液压系统设计1. 系统组成二次调节抽油机液压系统主要由液压泵、电机、控制阀、执行机构等部分组成。
其中，液压泵为系统提供动力，电机驱动液压泵工作；控制阀负责调节液压泵的输出压力和流量；执行机构则负责将液压能转化为机械能，驱动抽油机工作。
2. 设计原则在设计二次调节抽油机液压系统时，应遵循以下原则：（1）安全性：确保系统在运行过程中具有较高的安全性能，避免因压力过高或流量过大而导致的设备损坏或人员伤亡。
（2）高效性：通过优化系统结构和工作参数，提高系统的运行效率和作业效率。
（3）节能性：在保证系统正常运行的前提下，尽量降低能耗，提高能源利用效率。
（4）可靠性：确保系统的稳定性和可靠性，减少故障率，提高设备的使用寿命。
四、关键技术与研究方法1. 关键技术（1）二次调节技术：通过引入二次调节技术，实现对液压泵输出压力和流量的自动调节，使抽油机在最佳状态下运行。
（2）智能控制技术：采用智能控制技术，实现对抽油机运行状态的实时监测和控制，提高系统的自动化程度和运行效率。
（3）液压元件优化设计：对液压系统的关键元件进行优化设计，提高其性能和可靠性，降低能耗。
2. 研究方法（1）理论分析：通过对液压系统的工作原理和性能进行分析，确定系统的设计参数和关键技术。
（2）仿真研究：利用仿真软件对液压系统进行建模和仿真分析，验证设计的合理性和可行性。
抽油机节能控制系统设计
抽油机节能控制系统设计背景随着能源短缺的问题逐渐突出，节能成为了一种重要的发展趋势。
在石油开采领域中，抽油机作为一种主要的提油设备，它们的能耗占石油采油系统总能耗的比重很高，在优化抽油机的能耗和效率方面，节能控制系统的应用越来越受到人们的关注。
设计目的本设计的目的在于提高抽油机的效率和节能程度，减少抽油机的能耗。
设计能够实现以下要求： - 能够根据不同负荷条件，自动调节抽油机的转速，使其达到最优的工作状态； - 能够对抽油机进行远程监控，实时获取抽油机的运行状态及能耗情况； - 能够设定不同的运行模式，以适应不同的操作需求，提高其适用性和实用性。
设计原理本设计主要采用如下原理： - 以光电传感器和变频器为核心的闭环控制系统，通过对抽油机的转速进行控制，调整其输出功率，以达到节能的效果； - 通过物联网技术，实现对抽油机的远程监控，通过对能耗及运行状态的监控与分析，对其运行状态进行优化； - 通过对抽油机的运行模式设置，以适应不同的工况需求，实现对其适用性的提高。
系统组成本节能控制系统主要由以下模块组成：•光电传感器模块；•变频器模块；•控制器模块；•网络传输模块；•远程监控软件。
光电传感器模块该模块主要用于检测抽油机锚索卷筒的转速，并将其通过变频器调节抽油机的输出频率和功率，从而实现对抽油机转速的闭环控制。
变频器模块变频器是本系统核心部件之一，它能够实现对抽油机输出频率和功率进行自动调节，以达到优化抽油机能耗的目的。
控制器模块该模块主要采用单片机控制器作为处理器，通过对传感器采集到的数据实现对抽油机的控制。
网络传输模块该模块主要采用wifi模块实现抽油机数据的传输，通过网络传输模块将监测到的数据上传到云端服务器上。
远程监控软件远程监控软件主要用于接收网络传输模块上传上来的数据，并实现对抽油机数据进行监控和分析，以达到优化抽油机能耗的目的。
系统实现在实现本节能控制系统时，需要考虑到不同的工况条件，以满足不同场合下的需求。
抽油机节能控制系统设计
抽油机节能控制系统设计概述随着社会的不断进步，节能减排已经成为了大势所趋。
抽油机是石油勘探中重要的设备，耗能严重，如何控制其耗能，提高其效率以及延长使用寿命，是石油勘探工程的重点，具有非常重要的意义。
本文将介绍一个抽油机节能控制系统设计，帮助企业降低能源成本，提高经济效益。
设计目的设计一个抽油机节能控制系统，通过监测油井的运行状态和环境条件，控制抽油机的启停和转速，实现节能降耗的目的。
同时也可以提高抽油机的稳定性和运行效率，降低运行维护成本。
设计方案总体方案抽油机节能控制系统包括数据采集系统、控制器、执行机构三个部分，其中数据采集系统负责采集油井的运行状态和环境条件；控制器根据采集到的数据判断油井应当运行的状态和抽油机的运行状态；执行机构则负责控制抽油机的启停和转速。
系统的具体框架图如下所示：+----------------------+||+----------> 数据采集系统 || | || +----------------------+|| +----------------------+| | |+-----------> | 控制器 | +---------------+| | +-----> 执行机构 || | +---------------+| || | + ---------------+| | | || +-------------------+ 人机交互 || ||+------------------------------------+-----------------+数据采集系统数据采集系统主要负责采集油井的运行状态和环境条件，包括油井的压力、温度、流量等指标，同时也要根据油井所在地的气象情况采集气象数据。
采集的数据需要实时上传到控制器进行处理。
数据采集系统的具体方案是安装传感器，通过传感器采集油井和气象的数据，并通过无线传输方式将数据上传到控制器。
基于PIC与变频器的节能式抽油机控制系统设计
科 技机控制系统设计
赵善 国
５ ５ ０ ０ ０ ９ 贵州航天凯 山 石 油仪 器有 限公 司 贵州 贵阳
摘 要 ：根据 目前油田生产 节能降耗需求 ，设计 了基于Ｐ Ｌ Ｃ 与 变频器 的 值 。及 远程 启停抽 油机 。 节能式抽油机控制系统。设计采用变频节能技术，控制对象为高效永磁 ２ ． 变频器 同步电机 ，该 系统￣ Ｘ Ｐ Ｉ ． ， Ｃ 为核 心，通Ｊ ． ｑ ： ￣ ． Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ 总线与变频器进行数据通 电机驱 动部分 选用 Ａ Ｂ Ｂ 公司ＡＣ Ｓ Ｍ１ — ０ ４ Ａ Ｓ 一 ０ ３ １ Ａ 一 ４ 高 性能 变 讯 ，实施 变频控制 ，实现 电动机 连续 正反转。 千 设计 抽油机控 制 系统具 频 器 ，ＡＣ ＳＭ１ 系列 变频 器 功率 范 围０ ． ７ ５ ｋ Ｗ至 １ ６ ０ ｋ Ｗ ，采 用 Ｄ Ｔ Ｃ 有上下冲次和冲程单独可调，节能，可靠性高的特点，同时适应于当前 （ 直接 转矩 控制 ） 控制 技术 ，提供 了高 性能 的速度 控 制、转矩 控 制 数 字化 油田发展方向。 和 运动 控制 ，支持 有反 馈或 无反馈 开环 方式 的异步 及 同步 电机 。 该 主囊词 ：节能抽油枫 Ｐ Ｌ ｃ 控制；变频控制；无 游梁抽油机 系列变 频器 适用于 本方 案 中闭环方 式下 同步 电机 的速度 控制方 式 。 通 过外 扩Ｐ Ｒ ＯＦ Ｉ Ｂ Ｓ 总线通 讯模块 Ｆ Ｐ Ｂ Ａ 一 ０ １ ，实现 与Ｐ Ｌ Ｃ 控 制器 之 在 采油 成 本 中，抽 油 机 电 费 占采 油成 本 的３ ０ ％左 右 ，年 耗 电 间的总 线数 据通讯 ，传 输实 时转速 、频 率 、电流 、转矩 百分数 、编 量 占油 田总耗 电量 的２ ０ ％ 一３ ０ ％ ，处油 田电耗 的第 ２ 位 ，仅次 于 注 码 器转 速 和直 流母 线 电压 ，及 Ｉ ／ Ｏ状 态 ，报 警和 故 障代 码等 变 频器 水 。抽 油机 抽 油系统 总效 率在 国 内一般地 区评 价 只有 １ ２ ％ ～２ ３ ％， 实 时参数信 息 。 先进地 区也不 到３ Ｏ ％ ，降 低抽 油系统 高 能耗 问题 显得尤 为迫 切 。本 上 下 换 向 、极 限 开关 同时 接入 到 变 频器 数 字 量输 入 端 。 自动 控 制 系统 以高效 永磁 同步 电机 为对象 ，加 之合 理 的控制 方案 满足油 运 行模式 下 ，系统 以无 限逼近 的方 式在上 下换 向开 关 间按 设定 冲程 田生产 节能 降耗 的需 求。 自动运行 ，当位移 算法计 算所 得 当前位置 累计 误差 超 出门限值 时 ， 系统 方案 碰 触换 向开 关 ，变 频器检 测到 该信 号后 立即减 速。 Ｐ Ｌ Ｃ控制器 利 用 本 系统 抽 油机 为无 游 梁塔 架 立 式 直驱 抽 油 机 ，其 控 制 系 统采 Ｐ Ｒ ＯＦ ｆ Ｎ Ｂ Ｕ Ｓ 总线检 测到 换 向开关ｘ ， Ｊ Ｐ ￣的 ｆ ／ Ｏ 状 态变化 ，启动 电机 反 用变频 器节 能技术 ，以西 门子Ｐ Ｌ Ｃ 控 制器Ｓ ７ — １ ２ ０ ０ 作 为主控单 元 ， 转运 行 ，同时 更新位移 算法起 始点 。 控 制ＡＢ Ｂ 变频器 Ａ Ｓ ＣＭ１ — ０ ４ Ａ Ｓ 一 ０ ３ １ Ａ 一 ４ 直接 驱动永 磁 同步 电机加 二 、软件 方案设 计 速 、减 速 、正转 、反 转 ，将电机 的旋 转运 动转 化为抽 油杆 的直 线运 Ｐ Ｌ Ｃ控 制器 和 变 频器 承 担 了 整套 系 统 的逻 辑 控 制功 能 ，其 中 Ｌ Ｃ 程序 又是 整套 控制 系统 的逻辑控 制功 能实现 的核 心 ，该程序 的 动 ，实 现抽 油杆连 续 可控地 上下 往复 运动 ，完成 产液 所需 的抽 油过 Ｐ Ｌ Ｃ程序 采 用 模块 化 编 程 。 同时 ，利 用ＧＰ Ｒ Ｓ 无 线模 块 实现 与油 田监控 中心 的数 据通信 ， 优 劣决 定 着 整套 控 制 系统 的 性能 及 安全 。Ｐ 程 ，结 构清 晰 ，便于 调试 及维 护 。Ｐ Ｌ Ｃ主程 序流 程 图如 图３ 所示 。 满 足现 代油 田信息 化 、数字化 需 求。 １ ． Ｐ Ｌ Ｃ 系统 Ｐ Ｌ Ｃ 主程序 完成 正 常情况 下工作 模式 判断 处理 ，依据 不 同数字量 输 Ｐ Ｌ Ｃ 系统 是整套控 制逻 核心 ，包括 Ｐ Ｌ Ｃ 控 制器 、行程开 关、数字 入完 成启动 、停 止 、点动 等动作 处理 过程 ，同 时针对 不 同的故 障和 电压表 、数字 电流表 、按钮 、指 示灯等 。Ｐ Ｌ Ｃ 控制器 选用西 门子Ｓ ７ — 报警 类别进 入相应 处理 模块 。 １ ２ ０ ０ 小 型可 编程控 制器 ，该系列 控制器具 有 集成 Ｐ Ｒ ＯＦ Ｉ Ｎ Ｅ Ｔ 接 口、 上 电初 始化 模块 完成 对系统 程序 、参 数的初 始化 ，及显 示模 块 强 大的集成 工艺 功能和灵 活的可扩 展等特 点。Ｓ ７ — １ ２ ０ ０ Ｃ Ｐ Ｕ 将微处 配置参 数导 入等 内容 。 理器 、集成 电源 、输 入和输 出电路 、内置Ｐ Ｒ ＯＦ Ｉ Ｎ Ｅ Ｔ 、高速 运动控制 状态 自检模 块 用于实 时检 测各按 键和触 摸屏 动作 、 当前系统 总 Ｉ ／ ０以及 板载模 拟量输 入集成 于一体 ，带 有多达 ６ 个 高速计 数器 ，３ 个 线上报的故障报警状态 ，依据状态自检结果 ，进入相应的模块处理 １ ０ ０ ｋ Ｈ ｚ 。３ 个３ ０ ｋ Ｈ ｚ ，为用户指令 和数据提供 高达 ５ ０ Ｋ Ｂ 的共 用工作 内 流程 。 参数设 定模 块是依 据现 场人 际交 互界 面所修 改 内容更新 系统 参 存 ．同时还提供２ ＭＢ 的集成装载内存和２ Ｋ Ｂ 的掉点保存内存。 ＰＬ Ｃ系 统 通 过 检 测 自动 ／ 手 动 旋 钮 信 号 。进 入 自动 和 点 动 控 数、保存新设定值等。点动运行模块完成上行、下行按钮按住时， 制 模 式 。 自 动模 式 下 ＰＬ Ｃ控 制 系 统 依 据 用 户 设 定 冲 程 、 上 行 下 变频器 输 出、松 闸 ，实 现点 动上行 、下行 ，在 按钮 松开 后 ，控制零 行 速 度 、 加 速 减 速 时 间 ， 实 时 计 算 电 机 转 速 及 当前 位 置 ，通 过 速保持 和抱 闸制动 。 Ｐ Ｒ ＯＦ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ 总线 向变频器 发送 速度 控制 目标值 及方 向 ，从 而实现 电 自动运 行模 块依据 当前系统所 处 的启停 状态 和新 启停控 制命令 机的提前加速减速及换向。点动模式下Ｐ Ｌ Ｃ 控制系统按照用户设定 进 到正 常运 行处理 程序 ，完成 当前位置 判 断 ，对 电机 转 速 、方向进 速度 。控 制 变频器速 度值 及方 向 ，实现抽 油杆单 方 向运行 。 行连续 自动 控制 。 Ｐ Ｌ Ｃ 控 制器通 过模 拟量 输入 接 口与数字 电压 电流 表相连 ，实时 故 障和 报 警处 理 模 块根 据 异 常类 别 进 到相 应 的 处 理程 序 ，处 Ｒ Ｓ 无线 报 警 、电机 制 监测供电系统 电压、电流状况。上下极限开关、急停开关作为数字 理 程序 中包 含 面板报 警显 示和 处理意 见 、ＧＰ 动 、零 速保持 等 。 量信 号连 接到 Ｐ Ｌ Ｃ 控 制器 数字量 输入端 。 Ｐ Ｌ Ｃ 通过 Ｐ Ｒ ＯＦ Ｉ Ｂ ＵＳ 总线 向变频 器下 发启停 控制 字和转 速设定 操 作显 示面 板选 用 西 门子 Ｋ Ｐ ６ ０ ０ Ｐ Ｎ ５ ． ７ 寸按键 式 触摸 屏 ，它 通过 内置 的Ｐ Ｒ ＯＦ Ｉ ＮＥ Ｔ 总线接 口与 Ｐ Ｌ Ｃ 控 制器 进行数 据通讯 ，利用 值 报 文 ，变频器进 入相 应 的启动和 停机 处理程 序 。当收 到上 下行换 西 门子组 态 功 能开 发 了 抽油 机 控 制 系统 人 际 交互 界 面 ．包 括 设 定 向开 关 输入 时 。电机 停 机减 速 。变频 器 进入 换 向处理 程 序 ，并通 冲程 、上 下行 速度 ，显 示实 时冲程 、； 中 次等 参数 的基本 运行 参数 界 过总线非周期 向Ｐ Ｌ Ｃ 发送换向报文。变频器同步检测极限和急停信 面 ；查看 变频 器 当前输 出参数 的 系统运 行状 态界 面 ；以及包 含记 录 号 ，及 时进入 相应 处理程 序。 故 障代码 、故 障内容 的异 常报警 记录界 面等 。 三 、结 束语 Ｐ Ｌ Ｃ 系 统 中Ｐ Ｌ Ｃ 控 制 器通 过 扩 展 的ＲＳ ２ ３ ２ 通 讯 模 块 与ＧＰ Ｒ Ｓ 基于Ｐ Ｌ Ｃ与 变频 器 的节 能 式 抽油 机 控 制系 统 选 用应 用 广泛 的 （ ４ ３ ３ Ｍ 或Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ） 无线 模块 相连 ，借助 无 线模块 抽油 机控 制 系统 变频节能技术 ，采用以Ｐ Ｌ Ｃ控制系统为核心，控制变频器加速、减 能够将当前系统运行状态参数、故障报警信息实时发送到监控中心 速 、正反 转 ，将 电机 旋 转运 动 转 化 为悬点 上 下 往 复运 动 ，结 构 简 或工 作人 员手机 上 ，同时监控 中心也 可 以远程 修 改冲程 、冲 次设定 单 ，传动 效率 高 。电机正 反转 直驱 方式 ，实现 了上下 冲次单 独连 续
抽油机自动控制系统设计
信息通信INFORMATION & COMMUNICATIONS2020年第04期（总第208期）2020(Sum. No 208)抽油机自动控制系统设计王文鹏（西安石油大学，陕西西安710065）摘要：文章设计了一种新型抽油机自动控制系统。
该控制系统分为三部分：①监控中心（上位机部分）；②通信网络部分 （采用GPRS 和ZigBee 相结合的方式）；③现场采集、控制部分（下位机部分）。
这三部分采用了 GPRS 技术和ZigBee 技术。
控制系统采用了 CEYCJ4控制器，采用恒变矩变频调速器。
抽油机党的抽油效率得到了提高，能源消耗量大大降低。
关键词:GPRS 技术;ZigBee 技术;CEYCJ4控制器；变频器;现场采集中图分类号:TE933.1文献标识码:A 文章编号=1673-1131（2020 ）04-0079-030引言目前我国石油资源贫乏。
所以，提高抽油效率和提高产 量成了我国各大油田的生产指标。
我国油田藏油密度大，含蜡高，轻馅分含量较少，含硫少，而且大多数都过了丰产期的 这些特点导致油田采油困难度大，采油能源消耗大。
于是降 低抽油机采油能源损耗被摆上了各个石油研究所和石油院校的研究日程。
本文就是为解决这一问题展开的研究。
1研究内容本文研究的是一种数据采集和辨识的新型抽油机控制系 统。
主要通过研究解决以下几点内容来降低抽油机能源消耗:⑴起停、控制用于控制抽油机的软启动和停车控制。
（2） 手动冲次调节用于控制抽油机的每分钟冲次次数。
（3） 油井数据采集及存储与无线传输用于釆集油井的:三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、 功率因数、有功电度、无功电度和频率、出口压力、流量、温度。
（4） 自动冲次调节利用采集的数据自动辨识出油井工况并自动调节冲次。
（5） 采集数据通过无线（4G ）,发送给云数据库⑹终端监控端（7）示功图算法研究2抽油机自动控制系统总体设计本文设计了一种新型的抽油机自动控制器。
液压系统的节能设计与优化
液压系统的节能设计与优化引言：在工业领域，液压系统广泛应用于各种机械装置中，为其提供动力与控制。
然而，传统的液压系统效率低下，能耗较高，加之全球能源紧张局势的日益严峻，液压系统的节能设计与优化已经受到广泛关注。
本文将探讨如何通过设计与改进液压系统，以降低能耗并提高效率。
一、液压传动系统的能耗分析液压传动系统的能耗主要体现在泵站、液压缸、阀门等各个组成部分。
其中，泵站是能耗的主要来源。
1. 优化泵站设计泵站是液压传动系统的动力来源，选择合适的泵站对节能至关重要。
首先，要选择功率适中的泵，避免功率过大造成能耗浪费。
其次，采用变频调速技术，根据实际需求调整泵的流量和压力输出，减少不必要的能耗。
2. 减小液压系统压力损失液压系统中存在着各种阀门、管道等元件，它们的过大压力损失会导致能耗增加。
因此，降低液压系统中的压力损失是节能的关键。
可以通过以下方法实现：优化管道布局，减少弯道和节流装置，选择合适尺寸的管道和阀门，以减小液流受阻的情况。
二、液压元件的能效改进1. 选择高效油缸油缸是液压系统中最重要的执行元件之一，其能效的改进对于节能至关重要。
通过采用先进的密封技术和涂层材料，减少油缸内部摩擦，提高密封性能，降低泄漏。
此外，还可以使用多级油缸来提高能效，通过将大扭矩转换为小扭矩，减少能耗。
2. 优化阀门设计阀门在液压系统中起到控制和调节流体流动的作用，优化阀门设计能够提高液压系统的稳定性和能效。
可以通过采用先进的阀门材料、优化阀芯结构、减小内漏等方式来降低能耗。
三、液压系统的废热利用液压系统在工作过程中会产生大量的废热，如果能有效利用这些废热，将有助于节能。
可以采用废热回收系统，将废热转化为其他形式的能量供给其他需要热能的设备，如空调、暖气等。
四、液压系统维护与管理1. 定期检查与维护液压系统需要定期检查与维护，以保持其良好的运行状态。
对于油缸、阀门等关键元件，要经常检查其密封性能，及时发现并处理泄漏现象，避免能耗增加。
高精度节能型抽油机控制系统[实用新型专利]
![高精度节能型抽油机控制系统[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/848f0be3bb68a98270fefa58.png)
专利名称：高精度节能型抽油机控制系统专利类型：实用新型专利
发明人：李小银,严科
申请号：CN201220176132.6
申请日：20120424
公开号：CN202548598U
公开日：
20121121
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种高精度节能型抽油机控制系统，包括用于对抽油机电动机的位置进行闭环控制的控制器模块，与所述控制器模块相接的电源模块和操作控制面板，以及通过通讯卡与所述控制器模块相接并用于对抽油机电动机的速度进行闭环控制的变频器，所述变频器的输入端接有编码器接口卡和用于制动抽油机电动机的制动电路模块，所述编码器接口卡的输入端接有用于对抽油机电动机的运转位置进行实时检测的编码器。
本实用新型结构简单，设计合理，使用操作便捷，控制精度高，工作效率高，安全可靠性高，故障率低，维护维修成本低，使用效果好，推广应用价值高。
申请人：西安睿科新能源股份有限公司
地址：710065 陕西省西安市高新区唐延路35号旺座现代城F座6层
国籍：CN
代理机构：西安创知专利事务所
代理人：谭文琰
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新型节能液压抽油机驱动系统设计
新型节能液压抽油机驱动系统设计
范文明;宋锦春
【期刊名称】《机械设计与制造》
【年(卷),期】2014(000)007
【摘要】传统的石油开采设备已不能满足油田后期开采工艺需求,应用液压系统本身具有的刚度大、功率质量比大代替传统游梁式抽油机提高节能效果,为此研发了液压能量回收技术的液压抽油机.液压能量回收系统是一种新型的节能液压系统,它能够回收惯性负载的制动动能和重力势能,有着广阔的应用前景.设计新型节能液压抽油机具有势能负载的液压能量回收系统,其中利用液压马达、液压泵和蓄能器结合进行回收负载的重力势能.计算和结果分析表明,该系统具有显著的节能效果,这对实际应用有很大的指导意义.
【总页数】4页(P68-71)
【作者】范文明;宋锦春
【作者单位】东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819
【正文语种】中文
【中图分类】TH16
【相关文献】
1.新型液压抽油机的节能设计与仿真 [J], 李振河;宋锦春;陈建文;李允公;李松
2.一种新型节能液压抽油机的设计与分析 [J], 李振河;宋锦春
3.新型节能液压抽油机的控制系统设计 [J], 崔平正
4.一种用于抽油机的新型节能液压系统设计分析 [J], 崔平正
5.节能抽油机交流伺服驱动系统设计 [J], 桂启发;徐素明
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新型节能液压抽油机的控制系统设计
崔平正
(新疆石油学院机械电子工程系,新疆乌鲁木齐830000)
摘要:抽油机节能增效一直是生产中迫切需要解决的问题。
为此作者设计了一种采用了新型节能液压系统的游梁式抽油机,将液压传动技术与机械正平衡方法有机结合,采用可编程序控制器P LC作为核心控制组件的控制系统对液压传动系统发出指令来自动完成,可将换向时的动能回收利用,减少了驱动功率,节能效果显著。
本文介绍了该新型节能液压系统游梁式抽油机的P LC控制系统I/O接线图、程序框图和梯形图。
关键词:抽油机;液压系统;控制系统;P LC
中图分类号:TH137 文献标识码:B 文章编号:1001-3881(2005)8-143-2
The D esi gn i n g of a New Style and Energy Sav i n g Beam Pu m p i n g Un it
Hydrauli c Con trolli n g Syste m
CU I Ping2zheng
(Depart m ent ofMechanical&Electr onic,Xinjiang Petr oleu m College,U ru mqi830000,China) Abstract:O il extracting efficiency with good energy saving characters has been an i m perative p r oble m re mained t o be s olved1A ne w style bea m pu mp ing unit of energy saving hydraulic contr olling syste m was designed1Contr olled by P LC,combined hydraulic trans2 m issi on technique with mechanical orthographic equilibriu m,the system can reclai m and reutilize the kinetic energy during its redirec2 ti on,s o the driving power is reduced and the energy saving pur pose is reached1The I/O distributi on,the diagra m of p r ogra m fra me and ladder p r ogra mm ing of the syste m were intr oduced according t o technol ogy p r ocedure1
Keywords:Bea m pu mp ing unit;Hydraulic syste m;Contr olling syste m;P LC
0 引言
抽油机是将石油从地下采到地面上的采油设备,在油田得到广泛应用,其中游梁式纯机械抽油机占绝大多数,但随着井深的不断增加,以及油井开采经常出现复杂的条件,如高粘、重蜡等导致抽油泵排量降低,为了保证生产,迫使抽油机体积增大,相应地增大了电动机的功率,即增加了能耗,加大了生产成本。
因此,抽油机节能增效一直是生产中迫切需要解决的问题。
长期以来,人们虽然对抽油机进行了各种各样的改进,但节能效果并不明显。
为此,作者设计了一种采用了新型节能液压系统游梁式抽油机,将液压传动技术与机械正平衡方法有机结合,采用可编程序控制器PLC作为核心控制组件的控制系统对液压传动系统发出指令来自动完成,可将换向时的动能回收利用,尤其是减少了驱动功率。
与同型号常轨游梁式抽油机相比,作为整机动力源的电机的功率降低了一个等级,能耗降低30%,节能效果显著,同时还提高了采油效率。
1 新型节能液压系统工作原理
如图1所示,当新型节能液压系统抽油机开始工作时,电机启动泵15,液压油经二位四通电磁换向阀12进入动力油缸2的无杆腔,给活塞a向上的推力,使游梁1向上摆动,与此同时,二位二通电磁换向阀11电磁铁1Y A通电,进入动力油缸2无杆腔的液压油在端面B上产生向下的作用力,则B产生位移,使C腔里的液压油经单向阀6与蓄能器9的液压油合流经调速阀10、换向阀11、单向阀8、换向阀13进入平衡油缸14的有杆腔使活塞杆向右移动,即拖动配重W′右移。
当游梁1上升到最高点时,二位四通电磁换向阀12电磁铁3Y A通电响应换向,泵15排出的液压油进入动力油缸2的有杆腔,使活塞下行,即游梁1向下摆动,与活塞上行时同理,此时,二位四通电磁换向阀13电磁铁4Y A通电置右位,液压油进入平衡油缸14的无杆腔,活塞杆拖动W′向左移动。
当游梁1下降到最低点时,二位四通电磁换向阀12、13又响应换向,重复游梁1上升时的工作过程,
循环往复。
图1 游梁式抽油机新型节能液压系统图
2 系统硬件设计
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《机床与液压》20051No18
211 P LC 选型
PLC 体积小、能耗低、功能强、可靠性很高、抗干扰能力强、适应性强,可根据用户需要进行系统配置,组成不同功能、不同规模的系统。
它还具有较强的带负载能力,可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。
当硬件配置确定后,用户可以通过修改程序,方便快速地适应工艺条件的变化。
本PLC 控制的是一个单体控制小型液压系统,须控制10个点。
选用OMRON 的CP M1A 系列、电源为AC 型CP M1A -20CDR -A 的PLC 即能满足其控制要求,它具有结构紧凑、适应性强、性价比高、指令系统功能强大、较快的处理速度和大型P LC 的功能等优点。
212 P LC 外部输入输出端子接线图
(图2)
图2 I/O 分配图
3 系统软件设计
311 P LC 流程框图(图3)312 抽油机游梁与配重的工作流程图(图4)313 控制系统梯形图
图3 P LC 流程框图
在该新型节能液压系统游梁式抽油机中,游梁的上升和下降及配重的左移和右移动作是顺序执行的,而且游梁与配重的动作同时进行,所以,该梯形图(图5)的设计是根据液压系统元件的动作先后顺序设计法中的并行序列结构来编写程序。
4 试验情况
PLC 控制系统设计完毕后,首先在计算机上用OMRON 公司LSS 软件做仿真模
拟、逻辑关系分析,
从理论上验证系统软件的正确性,然后在实验室进行实用性试验:将各个控制点与OMRON 的CP M1A 型
图4 游梁与配重的 工作流程图
PLC 对应的位置相连接,
按抽油机工作过程给出指
令,试验硬件的质量及可靠性,检验其性能参数。
当确定其全部满足设计要求后,安装在新型节能液压系统游梁式抽油机上,进行油田现场的应用性试验,情况表明,该PLC 控制系统工作性能良好,并且相当稳定,达到了设计要求。
图5 梯形图
5 结束语
该新型节能液压系统游梁式抽油机的PLC 控制系统能使游梁的上升、下降和配重的左移、右移动作准确可靠地实现自动化控制,从而将换向时的动能回收利用,达到了节能的目的。
与伺服控制系统相比,它具有抗干扰能力强、体积小、造价低等特点。
由于受现场环境等因素的影响,目前还未能进入实际的生产应用阶段。
参考文献
【1】华东石油学院1石油钻采机械(下册)1北京:石油
工业出版社,19801
【2】雷天觉1液压工程手册1北京:机械工业出版社,
19901
【3】崔平正,邓向明1一种用于抽油机的新型节能液压系
统设计分析1机床与液压,2000(6):611
【4】廖常初1P LC 编程及应用1北京:机械工业出版社,
20021
作者简介:崔平正(1962～),男,山东平度人,副教授,主要从事流体传动与控制、石油机械的教学及研究工作。
E -maill:cpz136@1261com 。
收稿时间:2005-06-01
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441・《机床与液压》20051No 18。