Гредовата помпена единица е деформиран механизъм с четири лостови механизми, а общите ѝ структурни характеристики са подобни на баланс. Единият край е помпеното натоварване, а другият край е балансираното тежко натоварване. За скобата, ако въртящият момент, образуван от помпеното натоварване и равновесното натоварване, е равен или се променя постоянно, тогава помпената единица може да работи непрекъснато и без прекъсване с много малка мощност. Тоест, енергоспестяващата технология на помпената единица зависи от баланса. Колкото по-ниско е съотношението на баланс, толкова по-голяма е мощността, необходима на електродвигателя. Тъй като помпеното натоварване се променя постоянно и балансираното тегло не може да бъде напълно съвместимо с помпеното натоварване, това прави енергоспестяващата технология на гредовите помпени единици много сложна. Следователно може да се каже, че енергоспестяващата технология на гредовата помпена единица е балансираща технология.
Въведение в текущото състояние на трансформацията с променлива честота на окачени лъчи
От реалната ситуация на честотно преобразуване, по-голямата част от противотежестите на помпените агрегати са силно небалансирани, което води до прекомерен импулсен ток, който не само ненужно губи много електрическа енергия, но и сериозно заплашва безопасността на оборудването. В същото време това създава големи трудности при използването на честотен преобразувател за управление на скоростта: капацитетът на честотния преобразувател обикновено се избира въз основа на номиналната мощност на двигателя и прекомерният импулсен ток може да доведе до защита от претоварване на честотния преобразувател, който не може да работи нормално.
Освен това, в ранния етап на експлоатация на нефтените кладенци има голямо количество нефтени запаси и достатъчно количество течност. За да се подобри ефективността на добива на нефт, може да се използва работа с фиксирана честота, за да се осигури висок добив на петрол. Въпреки това, в средния и по-късния етап, поради намаляването на капацитета за съхранение на петрол, е лесно да се стигне до недостатъчно количество течност. Ако двигателят все още работи на текущата честота, това неизбежно ще доведе до разхищение на електрическа енергия и ненужни загуби. В този момент е необходимо да се вземат предвид реалните работни условия и съответно да се намалят скоростта и ходът на двигателя, за да се подобри ефективно скоростта на зареждане.
Въвеждането на технология за честотно преобразуване в управлението на помпени агрегати с лъчева струя е тенденция. Регулирането на скоростта с променлива честота принадлежи към безстепенното регулиране на скоростта, което определя работната честота на двигателя въз основа на големината на работния му ток. Това позволява удобно регулиране на хода на помпения агрегат според промените в условията на сондажа, постигайки пестене на енергия и подобрявайки коефициента на мощност на електропреносната мрежа. Прилагането на технология за векторно преобразуване на честотата може да осигури ниска скорост и висок въртящ момент, а скоростта може да се регулира плавно и широко. В същото време, честотният преобразувател има пълни функции за защита на двигателя, като късо съединение, претоварване, пренапрежение, поднапрежение и спиране, което може ефективно да защити двигателя и механичното оборудване, да гарантира, че оборудването работи при безопасно напрежение и има много предимства, като плавна и надеждна работа, подобрен коефициент на мощност и др. Това е идеално решение за трансформация на оборудване за добив на нефт. Настоящите основни решения са следните:
Вариант 1: Честотно регулиране с енергопотребяващ спирачен агрегат
Този метод е сравнително прост, но неговата оперативна ефективност е ниска. Това се дължи главно на обратната връзка от енергия, генерирана от двигателя по време на хода надолу при работа с постоянна скорост. При използване на обикновен честотен преобразувател, входът се изправя с диоди и енергията не може да тече в обратна посока. Горната част от електрическата енергия няма път за връщане обратно към мрежата и трябва да се консумира локално с помощта на резистори. Ето защо трябва да се използват енергоемки спирачни устройства, което директно води до висока консумация на енергия и ниска обща ефективност.
Недостатъци: Ниска енергийна ефективност и необходимост от инсталиране на спирачни устройства и спирачни резистори.
Вариант 2: Честотно регулиране с управление с обратна връзка
За да се осигури обратна връзка за регенерираната енергия и да се подобри ефективността, може да се използва устройство за обратна връзка за енергия, което да я върне обратно към електрическата мрежа. По този начин системата става по-сложна и инвестицията е по-висока. Така нареченото устройство за обратна връзка за енергия всъщност е активен инвертор. Чрез инсталиране на честотен преобразувател с устройство за обратна връзка за енергия, потребителите могат да определят промиването, скоростта и производството на течност от помпения агрегат въз основа на нивото на течността и налягането в нефтения кладенец, намалявайки консумацията на енергия и подобрявайки ефективността на помпата. Намалява износването на оборудването, удължава експлоатационния живот, постига висока ефективност, икономия на енергия и ниска цена, както и реализира автоматизирана работа при максимално енергоспестяващи условия. Въпреки това, поради режима на работа на честотния преобразувател и устройството за обратна връзка, използването на схема за обратна връзка за енергия причинява значително хармонично замърсяване от страната на захранването, което води до значително намаляване на качеството на електрическата мрежа.
Недостатъци: Изисква инсталирането на устройства за обратна връзка, което е скъпо и причинява значително замърсяване на електропреносната мрежа.
Чрез задълбочено проучване на процеса на помпено устройство с окачена греда е възприета специална софтуерна логика, базирана на процеса на управление на помпено устройство с окачена греда, и се използва двойно управление на енергията и мощността в затворен контур, за да се постигне непрекъснато и плавно регулиране на изходната честота, да се елиминира отрицателното управление на въртящия момент и да се избегне обратната връзка за кинетичната енергия на двигателя и високото напрежение на шината. Освен това е постигната целта за елиминиране на спирачния блок и устройството за обратна връзка за енергия, като се избягват различните недостатъци на традиционните схеми за преобразуване на честотата.
Основната идея за управление на тази схема е управление на постоянна изходна мощност. Честотният преобразувател е базиран на PID режим на управление с контур за постоянна изходна мощност. Чрез регулиране на изходната честота може да се постигне управление на постоянна изходна мощност, което може ефективно да намали средната изходна мощност, да постигне ефективно пестене на енергия и да защити механизма на помпения агрегат, като същевременно отговаря на импулсните изисквания. Тоест, честотният преобразувател не е необходимо да задава конкретна работна честота, а действителната изходна честота се регулира автоматично чрез затворен PID контур. По време на хода надолу, поради голямата инерция на товара, когато синхронната скорост е по-ниска от скоростта на двигателя, двигателят генерира електричество и изходният въртящ момент на честотния преобразувател е отрицателен. В този момент честотният преобразувател автоматично увеличава изходната честота, за да елиминира отрицателния въртящ момент и да избегне преминаването на двигателя в състояние на генериране. По време на хода нагоре потенциалната енергия се преобразува напълно в кинетична енергия. В този момент скоростта е най-висока, а инерцията е максимална. Двигателят забавя, за да извърши действието на хода нагоре. Когато скоростта е ниска, честотният преобразувател работи в режим на PID регулиране с постоянна изходна мощност. В този момент честотният преобразувател автоматично увеличава скоростта на хода нагоре, за да завърши действието на хода нагоре.
По време на целия процес на управление е известно, че двигателят не е бил в състояние на генериране, така че няма нужда да се инсталира спирачен блок и устройство за обратна връзка RBU. Междувременно, по време на целия процес на ход, ходът надолу е бавен и може да се потопи повече масло; Бърз ход нагоре, намалявайки изтичането на масло: значително увеличавайки производството на масло.
Предимства: Няма нужда от инсталиране на устройства за консумация на енергия или обратна връзка, по-ниска цена; Оптимизиран е процесът на извличане на масло, което значително подобрява общата ефективност на машината; Напрежението на шината на честотния преобразувател е стабилно, общата консумация на топлина е ниска и общата стабилност е по-добра. Технически характеристики:
Специфично за индустрията: Базирайки се на софтуерната логика на процеса на управление на лъчевата помпена единица, той наистина постига специфични за индустрията и водещи решения.
Избор с висока надеждност: Ключовите компоненти са от известни местни и чуждестранни марки, което гарантира надеждна и стабилна работа на компонентите.
◆ Проектиране с голям резерв: Чрез строги изчисления и експериментална проверка, ключовите компоненти са проектирани с големи резерви, за да се осигури дългосрочна стабилност на цялата машина в тежки условия на нефтени находища.
Оптимизирано векторно управление: водещо в страната свободно векторно управление с обратна връзка по скорост, висок и нискочестотен въртящ момент и бърза реакция на въртящия момент.
◆ Функция за ограничаване на тока и напрежението на софтуера: Добро ограничаване на напрежението и тока, ефективно ограничаващо ключови параметри на управление, за да се намали рискът от повреда на инвертора.
Силна адаптивност към околната среда: С висока обща точка на прегряване, независим дизайн на въздуховодите и удебелена трислойна боя, тя е по-подходяща за дългосрочна експлоатация в открити нефтени находища.
◆ Функция за рестартиране със проследяване на скоростта: постигане на плавен старт на въртящите се двигатели без удар
◆ Функция за автоматично регулиране на напрежението: Когато напрежението в мрежата се промени, може автоматично да поддържа постоянно изходно напрежение
Цялостна защита от повреди: свръхток, пренапрежение, поднапрежение, прегряване, загуба на фаза, претоварване и други защитни функции