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風光變頻器在油田修井機上的應用

2017-05-31 16:47:13
風光變頻器在油田修井機上的應用
Application of Fengguang Inverter in the Oilfield Workover
                       山東新風光電子科技發展有限公司  杜秀虹 王 鐸
Du Xiuhong   Wang Duo
摘要:修井機變頻器是由山東新風光電子科技發展有限公司研發的高性能提升類變頻器。介紹了該變頻器的主要特點、性能和功能等。
關鍵詞:修井機 變頻器  應用
Abstract: The high performance inverter in Oil field is researched by Shandong WindSun Electronics Science & Technology Co.,LTD. .This article introduces the characteristic and function of this high performance inverter.
Key words:  Oilfield workover   Fengguang inverter  Application
1引言
原油田修井機井的缺點:柴油機械耗能高,排放大量的廢氣,污染環境。機械傳動零件磨損嚴重,事故率高,操作過程復雜,工人勞動強度高。噪聲高。
2油田修井機采用變頻器的優點
(1)用變頻調速電機(普通三相異步電動機也可)代替柴油機,可以省去一大部分的機械傳動裝置,少出故障,減少維修,提高效率。
(2)以“電驅代替油驅”,可以節省昂貴的柴油。
(3)沒有廢氣的排放,做到清潔環保。社會效益可觀。
(4)電驅自動化程度更強,減少工人的勞動強度,提高工作效率。 
3修井機變頻器的功能特點
3.1應用環境和工作方式
(1)為油田油井作業機變頻調速電動機提供電源。
(2)工作方式:主要提升、下放油管、類似吊車、提升機的工作方式。
(3)野外作業,工作環境比較惡劣。適合-40℃~50℃環境下長期工作。
(4)由于現場供電條件的限制,控制臺和變頻器之間相距50m~100m。也可進行遠程操作與監控。
3.2變頻器參數
輸入電壓:AC 380V、3相
輸入電壓波動:±20%
輸入頻率:50Hz
輸入頻率波動:±5%
額定輸出電壓:340V  AC3相(在恒功率調速范圍內從25Hz上調到85Hz時,輸出電壓同步從340V上調到380V)
額定輸出頻率(基準頻率)25Hz
最高輸出頻率:85Hz
輸出頻率調節范圍:0.5~85Hz
工作方式:連續
3.3變頻器的主要控制功能
變頻器具有啟動/停止功能
正/反轉控制功能
正轉快,正轉慢,正轉點動功能
反轉快,反轉慢,反轉點動功能
變頻器復位功能
頻率調節(轉速調節)功能
電壓、電流顯示功能
變頻器故障顯示功能
3.4其它特性
(1)四象限運行,S形加減速曲線。
(2)變頻器在啟動之前自動進行直流勵磁使電動機有足夠大的轉矩(可達額定轉矩的200%),可以維持重物在空中處于近似停止狀態。
(3)變頻器低速運行時,最大轉矩提升可達到200%,保證制動器松動或失靈時不會出現重物的下滑,確保系統安全可靠。
(4)變頻器具有快速的動態響應,不會出現“溜鉤”。
(5)當吊重物的大鉤卡住時可以自動斷開電源,保護設備不受損害。
(6)變頻器配有回饋單元,將再生能量回饋電網。
(7)變頻器配有制動單元,內含剎車電阻和剎車控制系統。(當快速停機時,耗掉系統的慣性能量)。
(8)變頻器具有封鎖輸出功能,下放時也可使吊鉤快速自由落體。
(9) 變頻器設有轉矩記憶功能:為了確保提升機構安全運行,啟動時,必須保證變頻器在電動機軸上輸出轉矩達到負載轉矩或大于負載轉矩時,才能打開制動抱閘,這樣才能有效避免提升機構失控。
(10) 變頻器在正常工作時(非啟動、低轉速運行),具有轉矩限制功能:如果當電動機軸轉矩達到或超過預設值時,此功能自動調整輸出頻率,防止變頻器由于過流而跳閘。
3.5變頻器具有各種保護功能
過載保護、過電壓保護、浪涌抑制、欠電壓保護、輸入斷相保護、變頻器過熱及電機過熱保護、短路保護、失速保護。
4變頻器結構設計
4.1主回路結構
修井機要求變頻器四象限運行,對于產生的再生能量要求變頻器配有回饋單元進行處理,變頻器主回路結構如圖1所示。

圖1  主回路圖
4.2整機控制原理
風光牌修井機變頻器控制原理如圖2所示。
 
圖2  整機控制原理圖
5操作方式
 變頻器操作方式靈活,可分為按鈕操作、面板操作(觸摸屏操作)兩種方式。
5.1按鈕操作
(1)手動方式
 開機:在操作臺上按下正轉按鈕,變頻器正轉啟動,松閘后運行,按住該按鈕不釋放,變頻器頻率持續上升,電機持續加速運行,松開按鈕,變頻頻率停止上升,電機在該頻率上勻速運行。這時按下反轉按鈕,變頻器頻率逐漸下降至零,并在電機停止正轉運行的瞬間,自動輸出足夠大的直流制動力矩來抱住電機,使負載不下滑,然后電機接著開始反轉運行。反轉切換至正轉也一樣。
減速:變頻器在某一頻率上運行時,按住此按鈕不釋放,頻率一直下降,松開按鈕,頻率停止下降。電機在該頻率對應的速度運行。
停機:變頻器不管運行在任何頻率,按下此按鈕時,變頻器頻率下降,降為零時輸出直流制動力矩來抱住電機。拉回手閘直流制動解除。
點動:通過正反按鈕來定方向,按住此按鈕,變頻器頻率開始上升,松開按鈕,頻率下降至最低頻率0.5Hz.。
記憶開機:開機前按下頻率記憶開,下次運行頻率自動上升到記憶頻率。
開機前按下頻率記憶關,下次運行將由手動從0.5Hz開始加速調節。
(2)自動方式
將觸摸屏上手動/自動打至自動。按下方向按鈕,松閘后,運行將根據重量自動選擇速度,實現輕載快速,重載慢速,自動加速,自動減速到達靠近停車位以最低速度運行,拉閘停車,方向自動解除。即可進入下個工作循環。
5.2面板操作(觸摸屏操作)
(1)觸摸屏共四個畫面:第一面如圖3所示,上面具有正轉指示、反轉指示、松閘指示、制動報警指示、故障指示、超重指示。電壓顯示,輸入電流顯示,輸出電流顯示,頻率顯示,重量顯示。按鈕/面板是用按鈕操作還是觸摸屏操作的選擇鍵。報警/靜音用來故障聲音報警,開環/閉環用來超重限制開機,按操作鍵進入第二畫面,如圖4所示。根據文字提示可進行相應操作。第三畫面是時間和日期,如圖5所示。按下頁鍵進入第四畫面,如圖6所示,第四畫面是顯示校正。
 
 
圖3
 
圖4
 
  圖5
 
圖6
(2)觸摸屏上同樣可以進行開停機操作,具備手動方式自動方式。
手動方式:將按鈕/面板打至面板,將手動/自動打至手動。按方向正轉或者反轉,松閘后運行,近距調整,可進行點動操作。按方向或減速進行速度調節,到位停車,拉閘即可。方向自動解除。
自動方式:將按鈕/面板打至面板,將手動/自動打至自動。按方向正轉或者反轉。松閘后,運行將根據重量自動選擇速度,實現輕載快速,重載慢速,自動加速,自動減速到達靠近停車位以最低速度運行,拉閘停車,方向自動解除。即可進入下個工作循環。
6 結束語
風光修井機變頻器對負載的適應能力強,又根據負載大小,自動調整力矩補償,調整最佳運行速度,增加了設備的柔性。靈活簡單的操作,自動化智能控制。針對耗能高,作業速度慢、故障多,難以修復的老式修井機進行技術改造為電驅動,配以變頻器,讓它們復活,重新為油田的生產作貢獻。也可以做定型產品的配套,為專門生產“電驅”和“雙驅”油田作業修井機配套。所以采用變頻調速修井機就成為今后油田修井作業的發展方向。
 
參考文獻:
【1】李瑞來《山東新風光電子變頻器參考資料》
【2】尹彭飛《風光變頻器鉆機說明書》                                          
 作者簡介:
杜秀虹,女,工程師,1990年畢業于山東工業大學電氣自動化專業,現從事多電平逆變器的研發工作。    
地址:山東汶上經濟開發區
郵編:272500  

                              
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