Čerpacia jednotka s nosníkom je deformovaný štvorprvkový mechanizmus spájajúci záťaž a jej celkové štrukturálne charakteristiky sú podobné vyváženiu. Jeden koniec predstavuje čerpaciu záťaž a druhý koniec je vyvážená ťažká záťaž. V prípade konzoly, ak je krútiaci moment vytvorený čerpacou záťažou a rovnovážnou záťažou rovnaký alebo sa konzistentne mení, môže čerpacia jednotka pracovať nepretržite a bez prerušenia s veľmi malým výkonom. To znamená, že technológia úspory energie čerpacej jednotky závisí od vyváženia. Čím nižší je pomer vyváženia, tým väčší je výkon potrebný od elektromotora. Pretože čerpacia záťaž sa neustále mení a vyvážená hmotnosť nemôže byť úplne konzistentná s čerpacou záťažou, technológia úspory energie čerpacích jednotiek s nosníkom je veľmi zložitá. Preto možno povedať, že technológia úspory energie čerpacej jednotky s nosníkom je vyvažovacia technológia.
Úvod do súčasného stavu transformácie premennej frekvencie zaveseného nosníka
Z faktickej situácie pri transformácii frekvenčnej konverzie vyplýva, že väčšina protizávaží čerpacích jednotiek je v skutočnosti silne nevyvážená, čo vedie k nadmernému rázovému prúdu, ktorý nielenže zbytočne plytvá množstvom elektrickej energie, ale aj vážne ohrozuje bezpečnosť zariadenia. Zároveň to predstavuje veľké ťažkosti pri používaní regulácie otáčok s frekvenčným meničom: výkon frekvenčného meniča sa vo všeobecnosti volí na základe menovitého výkonu motora a nadmerný rázový prúd môže spôsobiť ochranu frekvenčného meniča proti preťaženiu, ktorá nemôže normálne fungovať.
Okrem toho, v počiatočnej fáze ťažby ropného vrtu je k dispozícii veľké množstvo ropy a dostatočný prísun kvapaliny. Na zlepšenie účinnosti ťažby ropy je možné prijať prevádzku s pevnou frekvenciou, aby sa zabezpečila vysoká produkcia ropy. Avšak v strednej a neskoršej fáze môže v dôsledku zníženia kapacity skladovania ropy ľahko dôjsť k nedostatočnému prísunu kvapaliny. Ak motor stále pracuje na aktuálnej frekvencii, nevyhnutne plytvá elektrickou energiou a spôsobuje zbytočné straty. V tomto čase je potrebné zvážiť skutočnú prevádzkovú situáciu a primerane znížiť otáčky a zdvih motora, aby sa efektívne zlepšila rýchlosť nabíjania.
Zavedenie technológie frekvenčnej konverzie do riadenia čerpacích jednotiek je trendom. Regulácia otáčok s premenlivou frekvenciou patrí medzi plynulé regulácie otáčok, ktoré určujú pracovnú frekvenciu motora na základe veľkosti jeho pracovného prúdu. To umožňuje pohodlné nastavenie zdvihu čerpacej jednotky podľa zmien podmienok vo vrte, čím sa dosahuje úspora energie a zlepšuje účinník elektrickej siete. Aplikácia technológie vektorového riadenia frekvenčnej konverzie môže zabezpečiť nízke otáčky a vysoký krútiaci moment a otáčky je možné plynulo a v širokom rozsahu nastavovať. Zároveň má frekvenčný menič kompletné funkcie ochrany motora, ako je skrat, preťaženie, prepätie, podpätie a zastavenie, čo môže účinne chrániť motor a mechanické zariadenia, zabezpečiť, aby zariadenie pracovalo pri bezpečnom napätí, a má mnoho výhod, ako je plynulá a spoľahlivá prevádzka, zlepšený účinník atď. Je to ideálne riešenie pre transformáciu zariadení na ťažbu ropy. Súčasné hlavné riešenia sú nasledovné:
Možnosť 1: Frekvenčný menič s brzdnou jednotkou so spotrebou energie
Táto metóda je relatívne jednoduchá, ale jej prevádzková účinnosť je nízka. Je to spôsobené najmä spätnou väzbou energie generovanej motorom počas chodu s konštantnou rýchlosťou. Pri použití bežného frekvenčného meniča je vstup usmernený diódou a energia nemôže prúdiť opačným smerom. Vyššie uvedená časť elektrickej energie nemá cestu späť do siete a musí sa spotrebovať lokálne pomocou odporov. Preto sa musia používať brzdové jednotky spotrebúvajúce energiu, čo priamo vedie k vysokej spotrebe energie a nízkej celkovej účinnosti.
Nevýhody: Nízka energetická účinnosť a potreba inštalácie brzdových jednotiek a brzdových odporov.
Možnosť 2: Frekvenčný menič s riadením spätnoväzobnou jednotkou
Na spätnú väzbu regenerovanej energie a zlepšenie účinnosti je možné použiť zariadenie na spätnú väzbu energie, ktoré regenerovanú energiu vracia do elektrickej siete. Týmto spôsobom sa systém stáva zložitejším a investícia je vyššia. Takzvané zariadenie na spätnú väzbu energie je v skutočnosti aktívny menič. Inštaláciou frekvenčného meniča s jednotkou na spätnú väzbu energie môžu používatelia určiť preplachovanie, rýchlosť a produkciu kvapaliny čerpacej jednotky na základe hladiny kvapaliny a tlaku v ropnom vrte, čím sa znižuje spotreba energie a zlepšuje účinnosť čerpadla. Znižuje sa opotrebovanie zariadenia, predĺžuje sa životnosť, dosahuje sa vysoká účinnosť, úspora energie a nízke náklady a realizuje sa automatizovaná prevádzka za podmienok maximálnej úspory energie. Avšak v dôsledku pracovného režimu frekvenčného meniča a zariadenia na spätnú väzbu spôsobuje použitie schémy na spätnú väzbu energie značné harmonické znečistenie na strane zdroja energie, čo vedie k výraznému zníženiu kvality elektrickej siete.
Nevýhody: Vyžaduje si inštaláciu spätnoväzobných zariadení, čo je nákladné a spôsobuje značné znečistenie elektrickej siete.
Prostredníctvom hĺbkového preskúmania procesu čerpacej jednotky so zaveseným nosníkom sa prijala špeciálna softvérová logika založená na procese riadenia čerpacej jednotky so zaveseným nosníkom a používa sa dvojité riadenie energie a výkonu v uzavretej slučke na dosiahnutie plynulého a plynulého nastavenia výstupnej frekvencie, elimináciu negatívneho riadenia krútiaceho momentu a zabránenie spätnej väzby kinetickej energie motora a vysokého napätia zbernice. Okrem toho sa dosiahol cieľ eliminácie brzdovej jednotky a zariadenia na spätnú väzbu energie, čím sa predišlo rôznym nevýhodám tradičných schém transformácie frekvencie.
Hlavnou myšlienkou riadenia tejto schémy je regulácia konštantného výstupného výkonu. Frekvenčný menič je založený na PID regulačnom režime s konštantnou slučkou výstupného výkonu. Úpravou výstupnej frekvencie je možné dosiahnuť reguláciu konštantného výstupného výkonu, čo môže efektívne znížiť priemerný výstupný výkon, dosiahnuť efektívnu úsporu energie a chrániť mechanizmus čerpacej jednotky pri splnení impulzných požiadaviek. To znamená, že frekvenčný menič nemusí nastavovať špecifickú prevádzkovú frekvenciu a skutočná výstupná frekvencia sa automaticky upravuje prostredníctvom uzavretej slučky PID. Počas zdvihu nadol, v dôsledku veľkej zotrvačnosti záťaže, keď je synchrónna rýchlosť nižšia ako rýchlosť motora, motor generuje elektrinu a výstupný krútiaci moment frekvenčného meniča je záporný. V tomto čase frekvenčný menič automaticky zvyšuje výstupnú frekvenciu, aby eliminoval záporný krútiaci moment a zabránil tomu, aby sa motor dostal do generátorového stavu. Počas zdvihu nahor sa potenciálna energia úplne premení na kinetickú energiu. V tomto čase sú otáčky najvyššie a zotrvačnosť maximálna. Motor spomaľuje, aby vykonal zdvih nahor. Pri nízkych otáčkach pracuje frekvenčný menič v režime PID regulácie s konštantným výstupným výkonom. V tomto čase frekvenčný menič automaticky zvýši rýchlosť zdvihu nahor, aby dokončil pohyb zdvihu nahor.
Počas celého procesu riadenia je známe, že motor nebol v stave generovania, takže nie je potrebné inštalovať brzdnú jednotku a spätnoväzobné zariadenie RBU. Počas celého procesu zdvihu je zdvih smerom nadol pomalý a môže sa ponoriť viac oleja; zdvih smerom nahor je rýchly, čo znižuje únik oleja: výrazne zvyšuje produkciu oleja.
Výhody: Nie je potrebné inštalovať zariadenia na spotrebu energie alebo spätnú väzbu, nižšie náklady; A optimalizovaný proces extrakcie oleja, čo výrazne zlepšuje celkovú účinnosť stroja; Napätie zbernice frekvenčného meniča je stabilné, celková spotreba tepla je nízka a celková stabilita je lepšia. Technické vlastnosti:
Špecifické pre dané odvetvie: Na základe softvérovej logiky procesu riadenia jednotky s vývevou lúča dosahuje skutočne špecifické a špičkové riešenia pre dané odvetvie.
Výber s vysokou spoľahlivosťou: Kľúčové komponenty pochádzajú od známych domácich a zahraničných značiek, čo zaisťuje spoľahlivú a spoľahlivú stabilitu komponentov.
◆ Návrh s veľkou redundanciou: Prostredníctvom dôkladného výpočtu a experimentálneho overenia sú kľúčové komponenty navrhnuté s veľkými rezervami, aby sa zabezpečila dlhodobá stabilita celého stroja v náročných prostrediach ropných polí.
Optimalizované vektorové riadenie: popredné vektorové riadenie s rýchlostnou spätnou väzbou na domácom trhu s vysokým krútiacim momentom pri nízkych frekvenciách a rýchlou odozvou krútiaceho momentu.
◆ Funkcia obmedzenia prúdu a napätia softvéru: Dobré obmedzenie napätia a prúdu, efektívne obmedzujúce kľúčové riadené parametre, aby sa znížilo riziko poruchy meniča.
Silná prispôsobivosť prostrediu: Vďaka vysokému celkovému bodu prehriatia, nezávislej konštrukcii vzduchových potrubí a zahustenej trojvrstvovej náterovej úprave je vhodnejšia na dlhodobú prevádzku vo vonkajších ropných poliach.
◆ Funkcia reštartu so sledovaním rýchlosti: dosiahnutie plynulého štartu rotujúcich motorov bez nárazov
◆ Funkcia automatického nastavenia napätia: Pri zmene sieťového napätia dokáže automaticky udržiavať konštantné výstupné napätie
Komplexná ochrana proti poruchám: nadprúd, prepätie, podpätie, prehriatie, výpadok fázy, preťaženie a ďalšie ochranné funkcie