Den traditionelle hængeformede pumpeenhed anvender en konstant hastighedsdrift med tilføjelse af en bremseenhed eller et energifeedbackskema, hvilket har betydelige ulemper med hensyn til energiforbrug og omkostninger. Denne artikel introducerer anvendelsen af det elektroniske styresystem med Dongli Kechuang CT100-seriens frekvensomformer som kernen i oliefeltspumpeenheder og foreslår et nyt skema med energi- og effektstyring med dobbelt lukket sløjfe, som er mere effektivt og omkostningseffektivt.
Anvendelse af Dongli Kechuang CT100 frekvensomformer i hængende bjælkepumpeenhed
Den traditionelle hængeformede pumpeenhed anvender en konstant hastighedsdrift med tilføjelse af en bremseenhed eller et energifeedbackskema, hvilket har betydelige ulemper med hensyn til energiforbrug og omkostninger. Denne artikel introducerer anvendelsen af det elektroniske styresystem med Dongli Kechuang CT100-seriens frekvensomformer som kernen i oliefeltspumpeenheder og foreslår et nyt skema med energi- og effektstyring med dobbelt lukket sløjfe, som er mere effektivt og omkostningseffektivt.
Indledning
Langt størstedelen af oliefelterne i vores land er lavenergi- og lavudbytteoliefelter, i modsætning til udenlandske oliefelter, der har stærke selvinjektionsevner. Det meste af olien skal injiceres i brønden ved vandinjektion og løftes op fra formationen af pumpemaskiner (slagmaskiner). I Kina er det i øjeblikket en realitet for oliefelter at erstatte olie med vand og olie med elektricitet, og elforbruget tegner sig for en betydelig andel af omkostningerne ved olieudvinding i vores land. Derfor lægger olieindustrien stor vægt på at spare elektricitet, og at spare elforbruget betyder en direkte reduktion af omkostningerne ved olieudvinding.
Den energibesparende løsning til pumpeenheden er at bruge en frekvensomformer til at modificere dens motordrevsystem. Efter at have skiftet til en frekvensomformer til pumpeenheden er der flere fordele:
(1) Forbedring af effektfaktoren: Effektfaktoren på indgangssiden kan øges fra den oprindelige værdi på 0,25-0,5 til over 0,9, hvilket reducerer strømforsyningsstrømmen betydeligt og dermed reducerer belastningen på elnettet og transformerne, reducerer ledningstab og sparer mange udgifter til "kapacitetsudvidelse".
(2) Forbedring af driftseffektiviteten: Ekstraktionshastigheden kan justeres dynamisk i henhold til oliebrøndens faktiske væskeforsyningskapacitet, hvilket ikke kun opnår energibesparende mål, men også øger råolieproduktionen og forbedrer systemets effektivitet betydeligt.
(3) Der er opnået en ægte 'blød start': den undgår overdreven mekanisk påvirkning af elmotoren, gearkassen og pumpeenheden, hvilket forlænger udstyrets levetid betydeligt, reducerer nedetid og forbedrer produktionseffektiviteten.
Der er dog også flere problemstillinger, der skal løses, når man bruger en frekvensomformer til motoren i en pumpeenhed, primært problemet med stødstrøm og håndtering af regenerativ energi, som vil blive analyseret separat nedenfor.
Introduktion til den nuværende situation for hængende bjælkepumpeenheder
Introduktion til den mekaniske mekanisme for en hængende bjælkepumpeenhed
Strålepumpeenheden består hovedsageligt af fire dele:
(1) Bjælkeprofil: æselhoved, bjælke, tværbjælke, halebjælke, forbindelsesstang, balanceblok (komposit balancepumpeenhed)
(2) Beslagsektion: tværbjælkesæde, arbejdsstige, beskyttelsesring, betjeningsplatform, beslag.
(3) Reduktionsgeardel: base, reduktionscylindersæde, reduktionsgear, krumtapaksel, modvægt, bremse og andre komponenter.
(4) Strømfordelingssektion: motorbase, motor, fordelerboks osv.
Shenzhen Dongli Sci Tech Innovation Technology Co., Ltd.
1. Basis; 2-Beslag; 3-Ophængningsreb; 4- Æselhoved; 5-Bjælke; 6-Bjælkesæde; 7-Tværbjælke; 8-Plejlstang; 9-Krumtap; 10-Krumtap; 11- Reduktionsgear; 12. Bremsesikkerhedsanordning; 13- Bremseanordning; 14- Elmotor; 15- Fordelingsboks.
Som vist på figuren er bjælkepumpeenheden en deformeret firestangs koblingsmekanisme, og dens overordnede strukturelle egenskaber er som en balance. Den ene ende er pumpebelastningen, og den anden ende er den afbalancerede tunge last. For beslaget gælder det, at hvis det drejningsmoment, der dannes af pumpebelastningen og ligevægtsbelastningen, er ens eller ændrer sig konstant, kan pumpeenheden arbejde kontinuerligt og uafbrudt med meget lidt effekt. Det vil sige, at pumpeenhedens energibesparende teknologi afhænger af balancen. Jo lavere balanceforholdet er, desto større er den effekt, der kræves af elmotoren. Fordi pumpebelastningen konstant ændrer sig, og balancevægten ikke kan være helt i overensstemmelse med pumpebelastningen, gør det den energibesparende teknologi i bjælkepumpeenheder meget kompleks. Derfor kan man sige, at den energibesparende teknologi i bjælkepumpeenheden er afbalanceringsteknologien.
Introduktion til den nuværende status for variabel frekvenstransformation af nedhængte bjælker
Ud fra den faktiske situation med frekvensomformningstransformation er størstedelen af modvægtene på pumpeenhederne faktisk alvorligt ubalancerede, hvilket resulterer i for høj stødstrøm, som ikke kun spilder en masse elektrisk energi unødvendigt, men også alvorligt truer udstyrets sikkerhed. Samtidig udgør det også store vanskeligheder ved brug af frekvensomformerens hastighedsstyring: Frekvensomformerens kapacitet vælges generelt ud fra motorens nominelle effekt, og for høj stødstrøm kan forårsage overbelastningsbeskyttelse af frekvensomformeren, som ikke kan fungere normalt.
Derudover er der i den tidlige fase af olieudvindingen en stor mængde olielager og tilstrækkelig væskeforsyning. For at forbedre effektiviteten kan netfrekvensdrift anvendes til at sikre høj olieproduktion. I de midterste og senere faser er det dog let at forårsage utilstrækkelig væskeforsyning på grund af faldet i olielagerkapaciteten. Hvis motoren stadig arbejder i netfrekvenstilstanden, vil den uundgåeligt spilde elektrisk energi og forårsage unødvendige tab. På dette tidspunkt er det nødvendigt at tage hensyn til den faktiske arbejdssituation og reducere motorhastigheden og slaglængden på passende vis for effektivt at forbedre påfyldningshastigheden.
Introduktion til traditionelle frekvensomformningsløsninger
Introduktionen af frekvensomdannelsesteknologi i styringen af strålepumpeenheder er trenden. Variabel frekvenshastighedsregulering tilhører trinløs hastighedsregulering, som bestemmer motorens arbejdsfrekvens baseret på størrelsen af dens arbejdsstrøm. Dette muliggør bekvem justering af pumpeenhedens slaglængde i henhold til ændringer i brøndforholdene, hvilket opnår energibesparelser og forbedrer elnettets effektfaktor. Anvendelsen af vektorfrekvensomdannelsesstyringsteknologi kan sikre lav hastighed og højt drejningsmoment, og hastigheden kan justeres jævnt og bredt. Samtidig har frekvensomformeren komplette motorbeskyttelsesfunktioner, såsom kortslutning, overbelastning, overspænding, underspænding og stall, hvilket effektivt kan beskytte motoren og det mekaniske udstyr, sikre, at udstyret arbejder ved en sikker spænding, og har mange fordele såsom jævn og pålidelig drift, forbedret effektfaktor osv. Det er en ideel løsning til transformation af olieproduktionsudstyr. De nuværende mainstream-løsninger er som følger:
Inverter med energiforbrugende bremseenhed
Denne metode er relativt simpel, men dens driftseffektivitet er lav. Dette skyldes primært feedback af energi genereret af motoren under nedadgående bevægelse under konstant hastighed. Når man bruger en almindelig frekvensomformer, er inputtet diodeensrettet, og energien kan ikke flyde i den modsatte retning. Ovenstående del af den elektriske energi har ikke en vej til at flyde tilbage til nettet og skal forbruges lokalt ved hjælp af modstande. Derfor skal der anvendes energikrævende bremseenheder, hvilket direkte fører til et højt energiforbrug og lav samlet effektivitet.
Ulemper: Lav energieffektivitet og behovet for at installere bremseenheder og bremsemodstande.
Inverter med feedback-enhedsstyring
For at give feedback på den regenererede energi og forbedre effektiviteten kan en energifeedbackenhed bruges til at give den regenererede energi tilbage til elnettet. På denne måde bliver systemet mere komplekst, og investeringen er højere. Den såkaldte energifeedbackenhed er faktisk en aktiv inverter. Ved at installere en frekvensomformer med en energifeedbackenhed kan brugerne bestemme pumpeenhedens skylning, hastighed og væskeproduktion baseret på væskeniveauet og trykket i oliebrønden, hvilket reducerer energiforbruget og forbedrer pumpens effektivitet. Reducerer slid på udstyret, forlænger levetiden, opnår høj effektivitet, energibesparelser og lave omkostninger og realiserer automatiseret drift under maksimale energibesparende forhold. På grund af frekvensomformerens og feedbackenhedens arbejdstilstand forårsager brugen af energifeedbackskemaet dog betydelig harmonisk forurening i strømforsyningsenden, hvilket resulterer i et betydeligt fald i elnettets kvalitet.
Ulemper: Det kræver installation af feedback-enheder, hvilket er dyrt og forårsager betydelig forurening af elnettet.
Introduktion til Dongli Sci Tech CT100-serien af frekvensomdannelsesløsninger
I lyset af de forskellige ulemper ved traditionelle frekvensomformingstransformationsordninger har Shenzhen Dongli Sci Tech Innovation Technology Co., Ltd. udført dybdegående forskning i processen med ophængt strålepumpeenhed, implementeret en dedikeret softwarelogik baseret på styringsprocessen for ophængt strålepumpeenhed og implementeret dobbelt lukket sløjfestyring af energi og effekt for at opnå kontinuerlig og jævn justering af udgangsfrekvensen, eliminere negativ momentstyring og undgå feedback af motorens kinetiske energi og høj busspænding. Desuden opnås målet om at eliminere bremseenheden og energifeedbackenheden, hvilket undgår de forskellige ulemper ved traditionelle frekvensomformingstransformationsordninger.
Kernekonceptet i denne ordning er konstant udgangsstyring. Frekvensomformeren er baseret på en PID-styringstilstand med en konstant udgangssløjfe. Ved at justere udgangsfrekvensen kan der opnås konstant udgangsstyring, hvilket effektivt kan reducere den gennemsnitlige udgangseffekt, opnå effektiv energibesparelse og beskytte pumpeenhedens mekanisme, samtidig med at impulskravene opfyldes. Det vil sige, at frekvensomformeren ikke behøver at indstille en specifik driftsfrekvens, og den faktiske udgangsfrekvens justeres automatisk via PID-lukket sløjfe. Under nedslaget genererer motoren elektricitet på grund af belastningens store inerti, når den synkrone hastighed er lavere end motorhastigheden, og frekvensomformerens udgangsmoment er negativt. På dette tidspunkt øger frekvensomformeren automatisk udgangsfrekvensen for at eliminere det negative moment og undgå, at motoren er i en genererende tilstand. Under opslaget omdannes den potentielle energi fuldstændigt til kinetisk energi. På dette tidspunkt opstår den maksimale hastighed og inerti, og motoren decelererer for at udføre opslaget. Når hastigheden er lav, arbejder frekvensomformeren i konstant udgangs-PID-reguleringstilstand og øger automatisk opslagets hastighed for at fuldføre opslaget. Gennem hele styringsprocessen er det kendt, at motoren ikke har været i en genererende tilstand, så der er ikke behov for at installere en bremseenhed og RBU-feedbackenhed. Samtidig er nedslaget langsomt under hele slagprocessen, og mere olie kan nedsænkes; Hurtigt opslag, hvilket reducerer olielækage: øger olieproduktionen betydeligt.
Fordele: Ingen grund til at installere energiforbrugs- eller feedback-enheder og optimeret olieudvindingsproces, hvilket forbedrer den samlede effektivitet betydeligt.
Introduktion til Dongli Sci Tech CT100-seriens frekvensomdannelse
CT100-frekvensomformeren fra Shenzhen Dongli Kechuang Technology Co., Ltd. er baseret på et DSP-styringssystem og anvender den indenlandsk førende PG-fri vektorstyringsteknologi kombineret med flere beskyttelsesmetoder, som kan anvendes på asynkronmotorer og giver fremragende køreegenskaber. Produktet har forbedret brugervenligheden og miljøtilpasningen betydeligt med hensyn til luftkanaldesign, hardwarekonfiguration og softwarefunktionalitet.
Tekniske funktioner
Branchespecifik: Baseret på softwarelogikken i strålepumpeenhedens styringsproces opnår den virkelig branchespecifikke og førende løsninger.
Høj pålidelighedsvalg: Nøglekomponenter er alle fra kendte indenlandske og udenlandske mærker, hvilket sikrer komponenternes pålidelighed og stabilitet.
◆ Design med stor redundans: Gennem grundige beregninger og eksperimentel verifikation er nøglekomponenter designet med store marginer for at sikre hele maskinens integritet i oliefelter
Langvarig stabilitet i ugunstige miljøer.
Optimeret vektorstyring: indenlandsk førende hastighedsfeedbackfri vektorstyring med højt lavfrekvent drejningsmoment og hurtig momentrespons.
◆ Software strøm- og spændingsbegrænsende funktion: God spændings- og strømbegrænsning, der effektivt begrænser vigtige kontrolparametre for at reducere risikoen for inverterfejl.
Stærk miljøtilpasningsevne: Med et højt samlet overophedningspunkt, uafhængigt luftkanaldesign og fortykket tre-bestandig malingbehandling er den mere egnet til langvarig drift i udendørs oliefelter.
◆ Hastighedsregistreringsfunktion til genstart: Opnå en jævn start af roterende motorer uden stød
◆ Automatisk spændingsjusteringsfunktion: Når netspændingen ændres, kan den automatisk opretholde en konstant udgangsspænding
Omfattende fejlbeskyttelse: overstrøm, overspænding, underspænding, overtemperatur, fasetab, overbelastning og andre beskyttelsesfunktioner
Konklusion
På grund af forskellige ulemper ved den traditionelle frekvensomdannelsesapplikationstilstand for strålepumpeenheden er løbende forbedring af frekvensomdannelsestransformationsstyringsskemaet uundgåeligt. Shenzhen Dongli Sci Tech Innovation Technology Co., Ltd. vil lede branchens transformation med sine innovative styringsløsninger. Samtidig sikrer den pålidelige software- og hardwarestabilitet i CT100-serien af frekvensomformere også, at den vil give kunderne en yderst omkostningseffektiv brugeroplevelse.