A gerendaszivattyú egység egy deformált négyrudas összekötő mechanizmus, amelynek általános szerkezeti jellemzői egy egyensúlyhoz hasonlítanak. Az egyik vége a szivattyúterhelés, a másik vége a kiegyensúlyozott nehéz teher. A konzol esetében, ha a szivattyúterhelés és az egyensúlyi terhelés által létrehozott nyomaték egyenlő vagy következetesen változik, akkor a szivattyúegység folyamatosan és megszakítás nélkül működhet nagyon kis energiával. Vagyis a szivattyúegység energiatakarékos technológiája az egyensúlytól függ. Minél alacsonyabb az egyensúlyi arány, annál nagyobb teljesítményre van szükség az elektromos motortól. Mivel a szivattyúterhelés folyamatosan változik, és az egyensúlyi súly nem lehet teljesen összhangban a szivattyúterheléssel, a gerendaszivattyú egységek energiatakarékos technológiája nagyon bonyolulttá válik. Ezért elmondható, hogy a gerendaszivattyú egység energiatakarékos technológiája a kiegyensúlyozó technológia.
Bevezetés a függesztett gerenda változó frekvenciájú transzformációjának jelenlegi állapotába
A frekvenciaátalakításos átalakítás tényleges helyzetéből adódóan a szivattyúegységek ellensúlyainak többsége valójában súlyosan kiegyensúlyozatlan, ami túlzott túláramot eredményez, ami nemcsak sok elektromos energiát pazarol feleslegesen, hanem komolyan veszélyezteti a berendezés biztonságát is. Ugyanakkor nagy nehézségeket okoz a frekvenciaváltós fordulatszám-szabályozás használata során: a frekvenciaváltó kapacitását általában a motor névleges teljesítménye alapján választják ki, és a túlzott túláram a frekvenciaváltó túlterhelésvédelmét okozhatja, amely nem tud normálisan működni.
Ezenkívül az olajkút kitermelésének korai szakaszában nagy mennyiségű olajtároló és elegendő folyadékellátás áll rendelkezésre. Az olajkinyerés hatékonyságának javítása érdekében fix frekvenciájú működés alkalmazható a magas olajtermelés biztosítása érdekében. A középső és későbbi szakaszokban azonban az olajtároló kapacitás csökkenése miatt könnyen előfordulhat elégtelen folyadékellátás. Ha a motor továbbra is az aktuális frekvencián működik, az elkerülhetetlenül elektromos energiát pazarol, és szükségtelen veszteségeket okoz. Ekkor figyelembe kell venni a tényleges üzemi helyzetet, és a töltési sebesség hatékony javítása érdekében megfelelően csökkenteni kell a motor fordulatszámát és löketét.
A frekvenciaátalakításos technológia bevezetése a gerendás szivattyúegységek vezérlésébe a trend. A változtatható frekvenciájú sebességszabályozás a fokozatmentes sebességszabályozáshoz tartozik, amely a motor üzemi frekvenciáját az üzemi áram nagysága alapján határozza meg. Ez lehetővé teszi a szivattyúegység löketének kényelmes beállítását a kútkörülmények változásainak megfelelően, energiamegtakarítást érve el és javítva az elektromos hálózat teljesítménytényezőjét. A vektoros frekvenciaátalakításos vezérlési technológia alkalmazása alacsony fordulatszámot és nagy nyomatékkimenetet biztosít, és a fordulatszám simán és széles körben állítható. Ugyanakkor a frekvenciaváltó teljes motorvédelmi funkciókkal rendelkezik, mint például rövidzárlat, túlterhelés, túlfeszültség, alulfeszültség és leállás, amelyek hatékonyan védik a motort és a mechanikus berendezéseket, biztosítják, hogy a berendezés biztonságos feszültségen működjön, és számos előnnyel rendelkezik, mint például a sima és megbízható működés, a jobb teljesítménytényező stb. Ideális megoldás az olajtermelő berendezések átalakítására. A jelenlegi főbb megoldások a következők:
1. opció: Változtatható frekvenciájú hajtás energiafogyasztású fékezőegységgel
Ez a módszer viszonylag egyszerű, de a működési hatásfoka alacsony. Ez főként a motor által állandó fordulatszámú működés közben, lefelé irányuló üzemmódban termelt energia visszacsatolásának köszönhető. Hagyományos frekvenciaváltó használata esetén a bemenet dióda-egyenirányított, és az energia nem tud az ellenkező irányba áramlani. A fenti elektromos energiarésznek nincs visszaáramlási útja a hálózatba, és helyben, ellenállások segítségével kell fogyasztani. Ezért kell energiafogyasztó fékezőegységeket használni, ami közvetlenül magas energiafogyasztáshoz és alacsony összhatásfokhoz vezet.
Hátrányok: Alacsony energiahatékonyság, valamint fékezőegységek és fékellenállások beépítésének szükségessége.
2. opció: Változtatható frekvenciájú meghajtó visszacsatolóegység-vezérléssel
A regenerált energia visszatáplálása és a hatékonyság javítása érdekében egy energia-visszacsatoló eszköz használható a regenerált energia hálózatba való visszatáplálására. Ily módon a rendszer bonyolultabbá válik, és a beruházás is magasabb. Az úgynevezett energia-visszacsatoló eszköz valójában egy aktív inverter. Egy energia-visszacsatoló egységgel ellátott frekvenciaváltó telepítésével a felhasználók az olajkút folyadékszintje és nyomása alapján meghatározhatják a szivattyúegység öblítését, sebességét és folyadéktermelését, csökkentve az energiafogyasztást és javítva a szivattyú hatékonyságát; csökkentve a berendezések kopását, meghosszabbítva az élettartamot, magas hatásfokot, energiatakarékosságot és alacsony költségeket érve el, valamint automatizált működést valósítva meg maximális energiatakarékos körülmények között. A frekvenciaváltó és a visszacsatoló eszköz üzemmódja miatt azonban az energia-visszacsatolási séma használata jelentős harmonikus szennyezést okoz a tápegység végén, ami az elektromos hálózat minőségének jelentős romlásához vezet.
Hátrányok: Visszacsatoló eszközök telepítését igényli, ami költséges és jelentős szennyezést okoz a villamos hálózatban.
A függesztett gerenda szivattyúegység folyamatának mélyreható feltárása révén egy, a függesztett gerenda szivattyúegység vezérlési folyamatán alapuló, dedikált szoftverlogikát alkalmaztak, és az energia és a teljesítmény kettős, zárt hurkú vezérlését használták a kimeneti frekvencia folyamatos és sima szabályozására, a negatív nyomatékszabályozás kiküszöbölésére, valamint a motor mozgási energiájának és a magas buszfeszültségnek a visszacsatolásának elkerülésére. Továbbá a fékezőegység és az energia-visszacsatoló eszköz kiküszöbölésének célja is megvalósult, elkerülve a hagyományos frekvenciaátalakítási transzformációs sémák különféle hátrányait.
A séma központi vezérlési ötlete az állandó kimeneti teljesítmény szabályozása. A frekvenciaváltó PID szabályozási módban működik, állandó kimeneti teljesítményhurokkal. A kimeneti frekvencia beállításával állandó kimeneti teljesítmény szabályozás érhető el, ami hatékonyan csökkenti az átlagos kimeneti teljesítményt, hatékony energiamegtakarítást eredményez, és védi a szivattyúegység mechanizmusát, miközben kielégíti az impulzuskövetelményeket. Ez azt jelenti, hogy a frekvenciaváltónak nem kell meghatározott üzemi frekvenciát beállítani, és a tényleges kimeneti frekvenciát automatikusan állítja be a PID zárt hurok. Lefelé irányuló löket során, a terhelés nagy tehetetlensége miatt, amikor a szinkronsebesség alacsonyabb, mint a motor fordulatszáma, a motor áramot termel, és a frekvenciaváltó kimeneti nyomatéka negatív. Ekkor a frekvenciaváltó automatikusan növeli a kimeneti frekvenciát, hogy kiküszöbölje a negatív nyomatékot, és elkerülje, hogy a motor generátoros állapotba kerüljön. Felfelé irányuló löket során a potenciális energia teljes mértékben mozgási energiává alakul. Ekkor a sebesség a legnagyobb, a tehetetlenség pedig maximális. A motor lassít, hogy végrehajtsa a felfelé irányuló löketet. Alacsony fordulatszám esetén a frekvenciaváltó PID szabályozási módban, állandó kimeneti teljesítménnyel működik. Ekkor a frekvenciaváltó automatikusan növeli a felfutási sebességet a felfutási művelet befejezéséhez.
A teljes vezérlési folyamat során ismert, hogy a motor nem volt generátoros állapotban, így nincs szükség fékezőegység és RBU visszacsatoló eszköz telepítésére. Eközben a teljes löketfolyamat során a lefelé irányuló löket lassú, és több olaj merülhet be; a gyors felfelé irányuló löket csökkenti az olajszivárgást: ez jelentősen növeli az olajtermelést.
Előnyök: Nincs szükség energiafogyasztást csökkentő vagy visszacsatoló eszközök telepítésére, alacsonyabb költségek; Optimalizált olajkivonási folyamat, ami jelentősen javítja a gép általános hatásfokát; A frekvenciaváltó buszfeszültsége stabil, az általános hőfogyasztás alacsony, és az általános stabilitás jobb. Műszaki jellemzők:
Iparágspecifikus: A sugárszivattyúegység vezérlési folyamatának szoftverlogikájára építve valóban iparágspecifikus és vezető megoldásokat valósít meg.
Nagy megbízhatóságú választék: A főbb alkatrészek mind ismert hazai és külföldi márkáktól származnak, biztosítva az alkatrészek megbízható és stabil működését.
◆ Nagy redundanciájú tervezés: Szigorú számítások és kísérleti ellenőrzések révén a kulcsfontosságú alkatrészeket nagy tartalékokkal tervezik, hogy biztosítsák a teljes gép hosszú távú stabilitását zord olajmező-környezetben.
Optimalizált vektorvezérlés: belföldön vezető sebesség-visszacsatolásmentes vektorvezérlés nagy, alacsony frekvenciájú nyomatékkal és gyors nyomatékválaszjellel.
◆ Szoftveres áram- és feszültségkorlátozó funkció: Jó feszültség- és áramkorlátozás, amely hatékonyan korlátozza a kulcsfontosságú szabályozási paramétereket az inverter meghibásodásának kockázatának csökkentése érdekében.
Erős környezeti alkalmazkodóképesség: Magas túlmelegedési ponttal, független légcsatorna-kialakítással és sűrített, háromrétegű festékkezeléssel alkalmasabb a kültéri olajmezőkön való hosszú távú üzemeltetésre.
◆ Sebességkövető újraindítási funkció: a forgó motorok sima, ütésmentes indítását teszi lehetővé
◆ Automatikus feszültségszabályozási funkció: Amikor a hálózati feszültség megváltozik, automatikusan állandó kimeneti feszültséget tud fenntartani
Átfogó hibavédelem: túláram, túlfeszültség, alulfeszültség, túlmelegedés, fáziskiesés, túlterhelés és egyéb védelmi funkciók