田变频抽油控制系统管理论文

1、关注我 实时更新 最新资料田变频抽油控制系统管理论文1引言为了提高胜利油田采油设备工作状态参数 的实时综合测试和控制水平，保证油井高产量、高效率生产，及时发现并处理设备可能存在 的隐患或发生 的故障，并对盗油等行为进行及时 的监测和制止，必须实施采油 的自动监控和管理。同时，在胜利油田采油设备中，以游梁式磕头采油机应用最为普遍，数量也最多。但传统 的磕头机普遍存在着起动冲击大，运行耗电多，效率低下等诸多问题，加之油井情况复杂，断杆、烧电机等现象经常发生，对电动机没有可靠 的保护功能，设备维修量大，急需对现有 的采油机设备进行改造。为此，我们利用泓格 的I7188EXD以及I-7000模块对大沙

2、庄 的12台采油设备采用了分布式变频采油控制方式，其应用效果十分明显。2工作原理2.1恒速采油 的弊端和变频采油 的必要性作为采油设备，其运动为反复地上下提升，一个冲程提升一次，其动力来自于电动机带动 的两个重量相当大 的钢质滑块，当滑块提升时，类似于杠杆 的作用，将采油机杆送入井中，滑块下降时，采油杆提出带油至井口，由于电机转速一定，在滑块下降过程中，负荷减轻，电机拖动产生 的能量势必进入再生发电状态，造成主回路母线电压升高，频繁 的高压冲击会损坏电机，对电动机没有可靠 的保护功能，一旦电机损害，造成生产效率降低、维护量加大，极不利于抽油设备 的节能降耗，给企业带来了较大 的经济损失。假如采

3、用变频调速技术，效果则完全不一样:根据电机理论可知，其转速公式为:n=60f(1-s)/p其中:P电动机 的极对数;s转差率;f供电电源 的频率;n电动机 的转速，可看出，电机转速与频率近似成正比，改变频率即可以平滑地调节电机转速，而对于变频器而言，其频率 的调节范围是很宽 的，可在0400Hz之间任意调节，因此电机转速即可以在较宽 的范围内调节。同时变频调速器具有低速软启动，转速可以平滑地大范围调节，对电动机保护功能齐全，如短路、过载、过压、欠压及失速等，可有效地保护电机及机械设备，保证设备在安全 的电压下工作，具有运行平稳、可靠，提高功效等诸多优点，是采油设备改造 的理想方案。在本系统中为

4、防止采油滑块提升时对其轴承及绕组 的影响，防止电机过分磨损及过热，最高频率设在50Hz。2.2系统架构根据上述分析 的变频控制原理，控制系统必须有控制器以及相应 的控制模块，由于抽油设备均在野外工作，基本上处于“无人看管” 的工作状态，采用工控机等之类 的控制器显然是不合理 的，而泓格 的嵌入式网络控制器I7188EX具有PC 的一切控制功能，只要将其安装在防雨、防电等场合，便可工作，同时利于现场安装，满足设计要求。为此，围绕I-7188EX控制器，必须有相应 的功能模块与之配合才能完成控制任务，为此我们选用了I-7024模拟量输出模块，让其输出 的模拟信号作为变频器 的输入控制信号，I-70

5、60作为相应控制开关 的控制模块、I-7017实时采集输油管路 的流量，控制系统 的架构图见图1所示。由于下庄采油队有12台抽油机，为便于“集中管理、分布式控制”，在小队 的控制室安装有一台监视控制计算机，主要用来管理I-7188EX，并且实时记录流量、工作日志、设备运行 的健康状态。由于小队 的控制室远离采油厂 的采油统计中心，因此，巡视人员将定期携带移动式笔记本电脑通过HUB与控制计算机采用TCP/IP协议下载控制计算机 的记录参数，然后回采油统计中心将各个采油分队 的记录参数汇总，统计，达到了对采油设备工作状态参数 的综合测试以及管理 的目 的。在图1所示 的架构图中，I7188EX与I

6、7000模块采用RS485通信、I7188EX与控制计算机采用TCP/IP通过HUB相连并通信。从而实现了分级控制、分级管理，利于维护、安装、移动和拆卸。是一种比较 的采油设备控制系统。2.3采油变频调节过程变频采油是当滑块下降过程时，经I-7188EX逻辑判定,将控制信号通过I-7024送至变频器，调节变频器 的输出频率，让滑块根据井口真空度以及电机所带负荷变速下降，当采油滑块提升时，为防止油锤现象 的产生，采油泵 的启停将采用联动方式，即三台油泵共一个出口阀门。变频联动方式有变频泵固定方式和变频泵循环方式。变频泵固定方式最多可以控制7台泵,可选择“先开先关”和“先开后关”两种水泵关闭顺序;

7、变频泵循环方式最多可以控制4台泵，系统以“先开先关” 的顺序关泵。本系统采用变频泵循环方式，这样，将3口油井 的采油泵采用变频联动方式采油，不仅降低了能耗，保护了电机，更为重要是使输油管路 的压强恒定，流量恒速，利于计量与管理。2.4效益分析在开采前期，由于储油量大，供液足，为提高功效，我们采用提高转速 的方式，让变频器运行至65Hz，频率提高了1/3，其综合采油率可比工频情况下多采油20%，工效提高了1.2倍，当中期时我们让变频器运行至50Hz，变频器运行在工频情况，其采油量恢复正常状态，由于采用多种控制技术，使采油量在短时间内有较大幅度 的提升，同时，维修量大幅度降低，利于设备 的节能降耗

8、，降低了采油工 的劳动强度，提高了工作效率，并且控制系统可以重复使用，方便拆卸和安装，系统 的投入深受胜利油田采油厂 的喜爱。3所选模块特性3.1I7188EXI-7188EX为一具有PC功能 的嵌入式网络控制器，也可以说是网络协议转换器，它有256KBFLASH，256KBSRAM，2KBEEPROM，31BNVSRAM，内置时实时钟，看门狗定时器、内置MiniOS7操作系统、含有与NE-2000兼容 的10BASE-T网络控制器、支持TCP/IP协议。它具有独特 的双看门狗安全设计，即软件看门狗和硬件看门狗组成，万一主控计算机死机，所有 的输出模块就进入预设 的安全状态，符合工业 的安全要

9、求，使用方便，可大幅增加系统安全性。3.2I-7017 的特性l8路模拟输入;l14bit分辨率;l采用差分输入方式和1010V输入范围以提高 的功模干扰能力;l8通道扫描模式;l隔离电压:3000VDC，提高了系统 的抗干扰能力。3.3模拟输出模块I-7024为了使采油泵平稳起停、保护控制系统，采用了变频调速技术对其进行控制，利用I7024 的模拟输出信号，给变频器提供010V 的控制信号，使变频器 的输出信号变为050Hz达到变速 的目 的。由于I7024采用了光电隔离方式，从而保护了控制系统，避免了电机 的反电势容易使控制系统死锁 的现象发生。4软件设计由于I-7188EX嵌入式控制器配

10、有MiNiOS7嵌入式操作系统.，因此I-7188控制器可编程独立运行，与ROMDOS相比，MiNiOS7更适于嵌入式应用。I-7188现地单元控制模块 的控制程序，采用TC2.0编写，调用了I-7000相应 的库函数，主要有模块初始化模块、定时采集模块、数据通信模块、逻辑输出模块(控制开关等 的控制)等，这一部分编程比较简单，泓格提供了许多类似 的例程，可以直接通用，极大地降低了开发时间。控制计算机上安装有Windows2000，以及MicrosoftSQL6.5，便于建立起数据库，备移动笔记本电脑浏览器下载历史数据。上位机采用了组态王工控软件，并利用了泓格公司提供 的I-7188 的OPC

11、服务器直接与I-7188EX采用TCP协议通信，进一步简化了编程工作。5结束语目前，油田在稳产 的同时，如何节能降耗，并对钻井设备进行科 学管理，提高胜利油田采油设备工作状态参数 的实时综合测试和控制水平，保证油井高产量、高效率生产，及时发现并处理设备可能存在 的隐患或发生 的故障，并对盗油等行为进行及时 的监测和制止，是目前石油采集单位需要解决 的问题，本系统解决了其利用控制系统对钻井设备合理控制，并进行科 学管理，对解决油田目前面临 的问题具有一定 的参考价值。泓格公司提供 的I-7188EX以及I-7000系列模块在极其恶劣 的采油现场能稳定地运行，且故障率极低。说明其品质是可靠 的，重要是其产品具有双重 的Watchdog以及运行可靠 的MiniOS7嵌入式操作系统，极大提高了系统 的可靠性以及运行 的稳定性，系统 的投入运行，不仅提高了采