Perinteinen riippupalkkipumppuyksikkö toimii vakionopeudella, johon on lisätty jarrutusyksikkö tai energian takaisinkytkentäjärjestelmä, millä on merkittäviä haittoja energiankulutuksen ja kustannusten suhteen. Tässä artikkelissa esitellään Dongli Kechuang CT100 -sarjan taajuusmuuttajalla varustetun elektronisen ohjausjärjestelmän soveltaminen öljykenttien pumppausyksiköissä ja ehdotetaan uutta energian ja tehon kaksoissuljetun silmukan ohjausjärjestelmää, joka on tehokkaampi ja kustannustehokkaampi.
Dongli Kechuang CT100 -taajuusmuuttajan käyttö riippupalkkipumppausyksikössä
Perinteinen riippupalkkipumppuyksikkö toimii vakionopeudella, johon on lisätty jarrutusyksikkö tai energian takaisinkytkentäjärjestelmä, millä on merkittäviä haittoja energiankulutuksen ja kustannusten suhteen. Tässä artikkelissa esitellään Dongli Kechuang CT100 -sarjan taajuusmuuttajalla varustetun elektronisen ohjausjärjestelmän soveltaminen öljykenttien pumppausyksiköissä ja ehdotetaan uutta energian ja tehon kaksoissuljetun silmukan ohjausjärjestelmää, joka on tehokkaampi ja kustannustehokkaampi.
Johdanto
Valtaosa maamme öljykentistä on vähän energiaa kuluttavia ja pienituottoisia öljykenttiä, toisin kuin ulkomaiset öljykentät, joilla on vahva itseinjektiokyky. Suurin osa öljystä on injektoitava kaivoon vesiruiskutuksella ja nostettava muodostumasta pumppauskoneilla (iskukoneilla). Kiinassa öljyn korvaaminen vedellä ja öljyn sähköllä on tällä hetkellä öljykenttien todellisuutta, ja sähkönkulutus muodostaa huomattavan osan öljynporauskustannuksista maassamme. Siksi öljyteollisuus pitää sähkön säästämistä erittäin tärkeänä, ja sähkönkulutuksen säästäminen tarkoittaa suoraan öljynporauskustannusten alentamista.
Pumppuyksikön energiansäästöratkaisu on käyttää taajuusmuuttajaa moottorin käyttöjärjestelmän muokkaamiseen. Taajuusmuuttajaan vaihtamisen jälkeen pumppausyksikössä on useita etuja:
(1) Tehokertoimen parantaminen: Tulopuolen tehokerrointa voidaan nostaa alkuperäisestä 0,25–0,5:stä yli 0,9:ään, mikä vähentää huomattavasti virransyöttövirtaa ja siten vähentää sähköverkon ja muuntajien kuormitusta, vähentää linjahäviöitä ja säästää paljon "kapasiteetin laajennus" -kustannuksia.
(2) Toiminnan tehokkuuden parantaminen: Uuttonopeutta voidaan säätää dynaamisesti öljykaivon todellisen nesteen syöttökapasiteetin mukaan, mikä paitsi saavuttaa energiansäästötavoitteita, myös lisää raakaöljyn tuotantoa ja parantaa huomattavasti järjestelmän tehokkuutta.
(3) Todellinen ”pehmeä käynnistys” on saavutettu: se välttää liiallisen mekaanisen iskun sähkömoottoriin, vaihteistoon ja pumppausyksikköön, mikä pidentää huomattavasti laitteiden käyttöikää, vähentää seisokkiaikoja ja parantaa tuotantotehokkuutta.
Taajuusmuuttajan käytössä pumppausyksikön moottorissa on kuitenkin myös useita ongelmia, jotka on ratkaistava, pääasiassa syöksyvirran ongelma ja regeneratiivisen energian käsittely, joita analysoidaan erikseen jäljempänä.
Johdatus riippupalkkipumppujen nykytilanteeseen
Johdatus ripustetun palkkipumppausyksikön mekaaniseen mekanismiin
Palkkipumppausyksikkö koostuu pääasiassa neljästä osasta:
(1) Palkin osa: aasin pää, palkki, poikkipalkki, peräpalkki, kiertokanki, tasapainolohko (komposiittinen tasapainotuspumppuyksikkö)
(2) Kannatinosa: poikkipalkin laakeripesä, työtikkaat, suojarengas, käyttöalusta, kannatin.
(3) Vaihteiston osa: pohja, vaihteiston sylinterin istuin, vaihteisto, kampiakseli, vastapaino, jarru ja muut komponentit.
(4) Virranjakeluosa: moottorin alusta, moottori, jakorasia jne.
Shenzhen Dongli Sci Tech Innovation Technology Co., Ltd.
1. Jalusta; 2. Kiinnike; 3. Ripustusköysilaite; 4. Aasinpää; 5. palkki; 6. Palkin laakeripesä; 7. Poikkipalkki; 8. Kiertokanki; 9. Kampitappilaite; 10. Kampilaite; 11. Alennusvaihde; 12. Jarrujen turvalaite; 13. Jarrulaite; 14. Sähkömoottori; 15. Jakolaatikko.
Kuten kuvassa näkyy, palkkipumppausyksikkö on epämuodostunut nelipalkkimekanismi, ja sen yleiset rakenteelliset ominaisuudet ovat kuin vaaka. Toinen pää on pumppauskuorma ja toinen pää on tasapainotettu raskas kuorma. Jos pumppauskuorman ja tasapainokuorman muodostama vääntömomentti on kiinnikkeen osalta yhtä suuri tai muuttuu tasaisesti, pumppuyksikkö voi toimia jatkuvasti ja keskeytyksettä hyvin pienellä teholla. Toisin sanoen pumppuyksikön energiansäästötekniikka riippuu tasapainosta. Mitä pienempi tasapainosuhde on, sitä suurempi sähkömoottorin teho vaaditaan. Koska pumppauskuorma muuttuu jatkuvasti, eikä vastapaino voi olla täysin yhdenmukainen pumppauskuorman kanssa, palkkipumppausyksiköiden energiansäästötekniikka on erittäin monimutkaista. Siksi voidaan sanoa, että palkkipumppausyksikön energiansäästötekniikka on tasapainotustekniikkaa.
Johdatus riippusängyn muuttuvan taajuuden muunnoksen nykytilaan
Taajuusmuunnoksen todellisessa tilanteessa suurin osa pumppausyksiköiden vastapainoista on itse asiassa pahasti epätasapainossa, mikä johtaa liialliseen ylijännitevirtaan, joka paitsi tuhlaa paljon sähköenergiaa tarpeettomasti, myös uhkaa vakavasti laitteiden turvallisuutta. Samalla se aiheuttaa myös suuria vaikeuksia taajuusmuuttajan nopeudensäädön käytössä: taajuusmuuttajan kapasiteetti valitaan yleensä moottorin nimellistehon perusteella, ja liiallinen ylijännitevirta voi aiheuttaa taajuusmuuttajan ylikuormitussuojauksen, joka ei voi toimia normaalisti.
Lisäksi öljykaivon hyödyntämisen alkuvaiheessa on suuri määrä öljyvarastoja ja riittävä nestemäärä. Tehokkuuden parantamiseksi voidaan käyttää verkkotaajuustoimintaa korkean öljyntuotannon varmistamiseksi. Keski- ja myöhemmissä vaiheissa öljyn varastointikapasiteetin pienenemisen vuoksi nestemäärän syöttö on kuitenkin helposti riittämätöntä. Jos moottori toimii edelleen verkkotaajuustilassa, se väistämättä tuhlaa sähköenergiaa ja aiheuttaa tarpeettomia häviöitä. Tällöin on otettava huomioon todellinen työtilanne ja pienennettävä moottorin nopeutta ja iskua asianmukaisesti täyttöasteen tehokkaaksi parantamiseksi.
Johdatus perinteisiin taajuusmuunnosratkaisuihin
Taajuusmuunnostekniikan käyttöönotto palkkipumppujen ohjauksessa on trendi. Muuttuva taajuussäätö kuuluu portaattomaan nopeuden säätöön, joka määrittää moottorin työtaajuuden sen työvirran suuruuden perusteella. Tämä mahdollistaa pumppausyksikön iskun kätevän säätämisen kaivo-olosuhteiden muutosten mukaan, mikä säästää energiaa ja parantaa sähköverkon tehokerrointa. Vektoritaajuusmuunnostekniikan soveltaminen voi varmistaa alhaisen nopeuden ja suuren vääntömomentin, ja nopeutta voidaan säätää tasaisesti ja laajasti. Samalla taajuusmuuttajalla on täydelliset moottorinsuojaustoiminnot, kuten oikosulku, ylikuormitus, ylijännite, alijännite ja jumittuminen, jotka suojaavat tehokkaasti moottoria ja mekaanisia laitteita, varmistavat, että laitteet toimivat turvallisella jännitteellä, ja sillä on monia etuja, kuten sujuva ja luotettava toiminta, parannettu tehokerroin jne. Se on ihanteellinen ratkaisu öljyntuotantolaitteiden muuntamiseen. Nykyiset valtavirran ratkaisut ovat seuraavat:
Invertteri energiankulutusjarruyksiköllä
Tämä menetelmä on suhteellisen yksinkertainen, mutta sen käyttöhyötysuhde on alhainen. Tämä johtuu pääasiassa moottorin tuottaman energian takaisinkytkennästä vakionopeudella tapahtuvan alaspäin suuntautuvan iskun aikana. Tavallisessa taajuusmuuttajassa tulosignaali on dioditasasuunnattu, eikä energia voi virrata vastakkaiseen suuntaan. Yllä mainitulla osalla sähköenergiasta ei ole reittiä virrata takaisin verkkoon, ja se on kulutettava paikallisesti vastusten avulla. Siksi on käytettävä energiaa kuluttavia jarrutusyksiköitä, mikä johtaa suoraan korkeaan energiankulutukseen ja alhaiseen kokonaishyötysuhteeseen.
Haitat: Alhainen energiatehokkuus ja jarruyksiköiden ja jarruvastusten asentamisen tarve.
Invertteri takaisinkytkentäyksiköllä
Energian takaisinkytkentälaitetta voidaan käyttää regeneroidun energian takaisinsyöttämiseen sähköverkkoon ja tehokkuuden parantamiseen. Tällä tavoin järjestelmästä tulee monimutkaisempi ja investointi on suurempi. Niin kutsuttu energian takaisinkytkentälaite on itse asiassa aktiivinen invertteri. Asentamalla taajuusmuuttajan energian takaisinkytkentäyksiköllä käyttäjät voivat määrittää pumppausyksikön huuhtelun, nopeuden ja nesteen tuotannon öljykaivon nestetason ja paineen perusteella, mikä vähentää energiankulutusta ja parantaa pumpun hyötysuhdetta. Vähentää laitteiden kulumista, pidentää käyttöikää, saavuttaa korkean hyötysuhteen, energiansäästön ja alhaiset kustannukset sekä toteuttaa automaattisen toiminnan maksimaalisissa energiansäästöolosuhteissa. Taajuusmuuttajan ja takaisinkytkentälaitteen toimintatavan vuoksi energian takaisinkytkentäjärjestelmän käyttö aiheuttaa kuitenkin merkittävää harmonista saastumista virransyötön päässä, mikä johtaa sähköverkon laadun merkittävään heikkenemiseen.
Haitat: Se vaatii takaisinkytkentälaitteiden asentamista, mikä on kallista ja aiheuttaa merkittävää saastumista sähköverkkoon.
Johdatus Dongli Sci Tech CT100 -sarjan taajuusmuunnosratkaisuun
Perinteisten taajuusmuunnosmenetelmien erilaisten haittojen vuoksi Shenzhen Dongli Sci Tech Innovation Technology Co., Ltd. on tehnyt perusteellista tutkimusta riippuvan palkin pumppausyksikön prosessista, ottanut käyttöön riippuvan palkin pumppausyksikön ohjausprosessiin perustuvan erillisen ohjelmistologiikan ja ottanut käyttöön energian ja tehon kaksoissuljetun silmukan ohjauksen saavuttaakseen jatkuvan ja tasaisen lähtötaajuuden säädön, poistaakseen negatiivisen vääntömomentin säädön ja välttääkseen moottorin kineettisen energian ja korkean väyläjännitteen takaisinkytkennän. Lisäksi jarrutusyksikön ja energian takaisinkytkentälaitteen poistamisen tavoite saavutetaan, välttäen perinteisten taajuusmuunnosmenetelmien erilaiset haitat.
Tämän järjestelmän ydinohjauskonsepti on vakiotehon säätö. Taajuusmuuttaja perustuu PID-säätötilaan, jossa on vakiolähtösilmukka. Säätämällä lähtötaajuutta voidaan saavuttaa vakiotehon säätö, mikä voi tehokkaasti pienentää keskimääräistä lähtötehoa, saavuttaa tehokkaan energiansäästön ja suojata pumppausyksikön mekanismia samalla, kun se täyttää impulssivaatimukset. Toisin sanoen taajuusmuuttajan ei tarvitse asettaa tiettyä toimintataajuutta, ja todellinen lähtötaajuus säädetään automaattisesti PID-suljetun silmukan avulla. Alaspäin suuntautuvalla iskulla, kun synkroninen nopeus on pienempi kuin moottorin nopeus, moottori tuottaa sähköä kuorman suuren inertian vuoksi ja taajuusmuuttajan lähtömomentti on negatiivinen. Tällöin taajuusmuuttaja lisää automaattisesti lähtötaajuutta negatiivisen vääntömomentin poistamiseksi ja moottorin joutumisen generoivaan tilaan välttämiseksi. Ylöspäin suuntautuvalla iskulla potentiaalienergia muuttuu kokonaan kineettiseksi energiaksi. Tällöin moottorin maksiminopeus ja inertia saavuttavat maksiminopeuden ja inertian, ja se hidastaa ylöspäin suuntautuvaa iskua. Kun nopeus on alhainen, taajuusmuuttaja toimii vakiolähtö-PID-säätötilassa ja lisää automaattisesti ylöspäin suuntautuvaa iskunopeutta ylöspäin suuntautuvan iskutoiminnon loppuun saattamiseksi. Koko ohjausprosessin ajan tiedetään, ettei moottori ole ollut generatiivisessa tilassa, joten jarruyksikköä ja RBU-takaisinkytkentälaitetta ei tarvitse asentaa. Samaan aikaan koko iskunpituuden ajan alaspäin suuntautuva isku on hidas ja enemmän öljyä voi upota; nopea ylöspäin suuntautuva isku vähentää öljyvuotoa: öljyntuotanto kasvaa huomattavasti.
Edut: Ei tarvitse asentaa energiankulutus- tai takaisinkytkentälaitteita ja optimoitu öljynporausprosessi, mikä parantaa huomattavasti kokonaistehokkuutta.
Johdatus Dongli Sci Tech CT100 -sarjan taajuusmuunnokseen
Shenzhen Dongli Kechuang Technology Co., Ltd.:n CT100-taajuusmuuttaja perustuu DSP-ohjausjärjestelmään ja hyödyntää kotimaassa johtavaa PG-vapaata vektoriohjaustekniikkaa yhdistettynä useisiin suojausmenetelmiin, joita voidaan soveltaa asynkronimoottoreihin ja jotka tarjoavat erinomaisen käyttötehon. Tuote on parantanut huomattavasti asiakaskäytettävyyttä ja ympäristöystävällisyyttä ilmakanavien suunnittelun, laitteistokokoonpanon ja ohjelmistotoimintojen osalta.
Tekniset ominaisuudet
Toimialakohtainen: Palkkipumppausyksikön ohjausprosessin ohjelmistologiikan ansiosta se saavuttaa todella toimialakohtaisia ja johtavia ratkaisuja.
Korkea luotettavuusvalikoima: Keskeiset komponentit ovat kaikki tunnettujen kotimaisten ja ulkomaisten tuotemerkkien tuotteita, mikä varmistaa komponenttien luotettavan ja vakaan toiminnan.
◆ Suuri redundanssisuunnittelu: Tarkkojen laskelmien ja kokeellisen todentamisen avulla keskeiset komponentit suunnitellaan suurilla marginaaleilla, jotta koko koneen eheys öljykentillä voidaan varmistaa.
Pitkäaikainen vakaus vaikeissa ympäristöissä.
Optimoitu vektorisäätö: kotimaassa johtava nopeustakaisinkytkentävapaa vektorisäätö, jolla on korkea matalataajuinen vääntömomentti ja nopea vääntömomentin vaste.
◆ Ohjelmiston virran ja jännitteen rajoitustoiminto: Hyvä jännitteen ja virran rajoitus, joka rajoittaa tehokkaasti tärkeimpiä ohjausparametreja ja vähentää invertterin vikaantumisriskiä.
Vahva ympäristön sopeutumiskyky: Korkean yleisen ylikuumenemispisteen, itsenäisen ilmakanavarakenteen ja sakeutetun kolmikerroksisen maalikäsittelyn ansiosta se soveltuu paremmin pitkäaikaiseen käyttöön ulkoöljykentillä.
◆ Nopeuden seuranta uudelleenkäynnistystoiminto: pyörivien moottoreiden tasainen käynnistys ilman iskuja
◆ Automaattinen jännitteen säätötoiminto: Kun verkkojännite muuttuu, se voi automaattisesti ylläpitää vakiolähtöjännitettä
Kattava vikasuojaus: ylivirta, ylijännite, alijännite, ylilämpötila, vaihehäviö, ylikuormitus ja muut suojaustoiminnot
Johtopäätös
Perinteisen palkkipumppausyksikön taajuusmuunnossovellustilan useiden haittojen vuoksi taajuusmuunnosohjausjärjestelmän jatkuva parantaminen on väistämätöntä. Shenzhen Dongli Sci Tech Innovation Technology Co., Ltd. johtaa alan muutosta innovatiivisilla ohjausratkaisuillaan. Samalla CT100-sarjan taajuusmuuttajan luotettava ohjelmisto- ja laitteistovakaus varmistaa myös, että se tarjoaa asiakkaille erittäin kustannustehokkaan käyttökokemuksen.