无游梁长冲程抽机控制系统

无游梁长冲程抽油机控制系统

世界石油资源开发至今，机械采油方式仍占有主导地位，而有杆抽油机井又占机械采油井的90 %以上。就目前国内油田而言, 在机械采油井中, 游梁抽油机仍为主要机型。它以结构简单、使用维护简便、宜于在全天候状态下工作等优点而被广泛应用。然而，常规游梁式抽油机冲程短，冲次快，而且冲程不可调，载荷小，能耗大,不能适应油井深抽工艺的需要, 已成为困扰油田生产及增效节支的一大问题。长冲程抽油机具有较好的抽油性能，能提高产量、降低采油成本、提高经济效益等优点，是抽油机发展的主流和方向。

无游梁长冲程抽油机介绍

无游梁长冲程抽油机是一种无游梁式塔架结构长冲程抽油机，没有游梁、不采用曲柄连杆机构换向,不采用增大冲程机构,利用抽油机本身的机构特性,实现长冲程抽油和超长冲程抽油。除了保持游梁抽油机原有的诸多优点外，还具有长冲程、低冲次、节能、大载荷、适应性强、抽油杆磨损小、排量稳定、动载荷小等特点。采用电动机直接驱动滚筒缠绕或放开皮带实现抽油杆的上下抽油运动，克服了链条式抽油机链条易磨损需润滑密封等问题，也解决了机械换向和液压换向抽油机换向机构易损坏的问题，具有传动结构简单，效率高，系统可靠性高的优点。

无游梁长冲程抽油机控制系统采用可编程控制器（PLC）为控制核心，通过控制变频器实现电动机正反转的直接驱动方案，有效简化了机械结构，大大提高了总体效率。利用PLC 实现长冲程、低冲次，冲程、冲次、上下行速比可调、节能、大载荷和适应性强、可靠性高等特点。

图1 现场图片图2 系统框图

1—抽油杆；2—悬绳器；3—换向轮；4—传感器；5—配重；6—电控系统；7—基础；8—电缆；

9—电动机及减速机构；

模型及控制系统结构（CompactLogix ）

无游梁长冲程抽油机模型采用了与实际系统相同机械结构，包括电动机、电控刹车、滚筒、皮带、换向轮、零位开关、软件及硬件行程开关，并设计了独特的负载，利用汽缸和活塞真实地模拟了井下的负载。控制上可采用各种不同类型控制器，通过顺序逻辑控制、计时器、变频器控制、模拟量输入、输出完成对抽油机模型往复运动实现抽油的功能。

一、模型

基于CompactLogix 的抽油机模型通过如图所示。

图3 基于CompactLogix 的抽油机模型实物图片（用新模型图片代替）

负载侧上硬件行程开关 负载侧上软行程开关 配重

导向钢丝绳

负载侧下硬件行程开关

负载侧下软行程开关 汽缸活塞 负载

零位开关

二、抽油机电气控制系统

抽油机电气控制系统通过变频器控制电动机正转、反转实现抽油泵的往复运动，将液体泵出来。

控制系统分为：CompactLogix控制器、PowerFlex 40驱动器、操作按钮/指示灯、保护电路、电动机、电磁刹车、编码器（用于反馈位置和速度，可通过1769-HSC模块将编码器连接到系统上）。

CompactLogix控制系统由1769-L32E控制器、1769-IQ16开关量输入模块、1769-OW8继电器输出模块、1769-IF4模拟量输入模块、1769-OF2模拟量输出模块组成。

按钮包括停止按钮、启动按钮、自检按钮、点动上(负载侧)、点动下(负载侧)按钮。

指示灯包括故障指示灯、运行指示灯、自检指示灯。

硬件保护电路（上下硬件行程开关）通过在配重侧安装行程开关，如果配重超过行程范围则系统断电，以保护机械机构安全。

2.1控制器

PLC选用罗克韦尔自动化公司的CompactLogix可编程控制器，该系列控制器采用Logix 多功能控制引擎，带浮点协处理器的32位多任务（事件任务、连续任务和周期任务）实时控制内核，在高速逻辑运算以及复杂回路控制（0.08ms/K典型混合程序）等方面表现同样出色。

IEC61131-3标准、符合不同应用要求、不同用户习惯的多种编程方式可选：梯形图LD、功能块图FBD、顺控表SFC以及语句表ST。（软件开发包的价格对您也是一个另外的惊喜）更方便地开发、阅读和修改程序：无需分配/记忆内存地址（常规PLC必须的步骤），用户可直接使用或自定义反映控制对象/元件属性的“标签（Tag）”（支持数组和结构体方式）进行编程。

1769-L32E处理器支持最大30个本地I/O，并且内置支持实时控制的100MbpsEtherNet/IP 工业控制网络接口，同时实现多处理器/上位机联网以及分布式I/O控制。当然，还可通过多个DeviceNet工业现场总线连接现场设备和分布式I/O。

NetLinx网络透明集成：

无需任何编程，用户即可从任意一点接入系统，远程访问、组态、诊断或维护以下任意多种工业网络中的任意设备--国标GB/T1858.3DeviceNet、IEC61158ControlNet工业现场总线或者EtherNet/IP工业以太网。

无需任何编程，用户即可实现同一工业控制网络（ControlNet或者EtherNet/IP）上的处理器“标签（Tag）”被其他多个Logix系列处理器同时共享。这一功能还可实现：该网络上的某一DI/AI站数据同时送达多个Logix系列处理器；或者某一处理器输出指令同步送达该网络上的多个变频器等现场设备。

控制器“标签（Tag）”无需重新定义（基于专利的Factorytalk数据集成技术），即可被A-BPanelViewPlus或VersaView现场操作员面板或者RSViewSE上位机监控画面直接使用，也可被通过RSSql连接的工厂数据库（如SQLSever或者Oracle）直接使用。

1769CompactI/O：

外观小巧、高标准工业等级1769CompactI/O可直接在面板上或者在DIN导轨上并列安装（比传统PLC节省20%~30%的安装空间）。可拆卸前接线端子器随1769CompactI/O模块配供，用户无须另外付费。严格的工业化设计保证在使用32点DI/DO模块时，用户也能有足够的接线/操作空间。

1769CompactI/O可用作本地I/O站或者分布式I/O站（通过1769-ADN适配器模块）：每个I/O站最多可达30个模块（最多可分为3组，组间通过扩展电缆直接相连；每组需单独