複式永磁電機抽油機無碼盤定位控制系統的製作方法

2023-08-08 22:21:11 1

專利名稱：複式永磁電機抽油機無碼盤定位控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及油田上應用於複式永磁電機抽油機上的定位裝置，具體的說是涉
及一種應用於複式永磁電機抽油機上的無碼盤定位控制系統。
技術背景 目前油田上複式永磁電機抽油機已經被廣泛應用，其上的定位系統普遍採用碼盤 定位控制系統。但是經過較長時間的應用，發現這種定位系統存在如下缺陷抽油機是室外 工作設備，在野外工作，要承受低溫，灰塵，高溫，暴曬等環境條件，因此碼盤定位控制系統 中的光電編碼器或其它類型的編碼器，在惡劣的環境條件下都逐漸失去原有的精度和使用 壽命，而最終影響到對抽油機定位的準確控制。此外，在使用碼盤定位控制系統時，碼盤存 在誤差累計，並且隨著時間的增加，這種定位誤差會隨時增大，使得碼盤定位控制系統的定 位精度差，定位不準確，難以保證抽油機的定位安全。並且碼盤編碼器的價格一般比較高， 會直接提高設備的製造及維修成本
實用新型內容
為了解決現有的複式永磁電機抽油機採用碼盤定位控制系統易發生編碼器損壞、 定位誤差較大以及製造及維修成本較高的問題，本實用新型提供一種複式永磁電機抽油機 無碼盤定位控制系統，該種複式永磁電機抽油機無碼盤定位控制系統能夠實現無碼盤定 位，具有使用壽命長、定位準確以及製造及維修成本較低的特點。 本實用新型的技術方案是該種複式永磁電機抽油機無碼盤定位控制系統，包括 具有脈衝輸出功能的變頻器、由此變頻器驅動的複式永磁電動機以及複式永磁電動機的電 氣控制迴路，其中所述控制系統還包括一塊固定在抽油機懸掛重上的擋鐵，以及一個由四 個限位行程開關組成的開關組，所述開關組內由下至上分別為上衝程限位行程開關、上行 程定位點校正開關、下行程定位點校正開關和下衝程限位行程開關，所述開關組與抽油機 懸掛重同向相鄰布置，所述擋鐵沿垂向運動時能夠與所述開關組內的開關相觸。所述變頻 器的DI03 口由內置程序編程為脈衝輸出口 ，其DI02 口由內置程序編程為脈衝接收口 ，兩者 短接，由變頻器的內置程序按照所述上行程定位點校正開關與下行程定位點校正開關之間 的垂直距離設定變頻器內DI02 口應接收的脈衝數量作為抽油杆定位信號輸出至複式永磁 電動機的電氣控制迴路中，所述上衝程限位行程開關、上行程定位點校正開關、下行程定位 點校正開關以及下衝程限位行程開關分別由信號線引至複式永磁電動機的電氣控制迴路， 分別作為底端極限啟動信號、底端校正啟動信號、頂端校正啟動信號以及頂端極限啟動信 號。在本方案中所選變頻器為ABB公司生產的的ACSM1變頻器。 本實用新型具有如下有益效果由於採取上述方案的定位系統不再使用編碼器等 容易在惡劣環境下發生損壞的器件，因此耐受環境的能力大大增強，使得這種定位系統的 使用壽命得以增加。此外，這種定位系統中，設置了上、下行程定位點校正開關可以在定位 發生偏移時，進行修正，保證了抽油杆的運行區域穩定，提高了定位精度。並且，與碼盤定位系統相比，製造與維修成本均較低。

圖1是本實用新型的結構示意圖。
圖2是應用本實用新型後複式永磁電動機的電氣控制原理圖。 圖中l-基座，2-變頻器，3-下圍欄，4-立柱，5-扶梯，6-抽油機懸掛重，7-後帶 輪，8_上圍欄，9_複式永磁電動機，10-前帶輪，11-轉腿，12-皮帶，13-懸繩器，14-擋鐵， 15-開關組。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步說明 由圖1所示，該種複式永磁電機抽油機無碼盤定位控制系統，包括具有脈衝輸出 功能的變頻器2、由此變頻器驅動的複式永磁電動機9以及複式永磁電動機的電氣控制回 路，其中所述控制系統還包括一塊固定在抽油機懸掛重6上的擋鐵14，以及一個由四個限 位行程開關組成的開關組15，所述開關組15內由下至上分別為上衝程限位行程開關、上 行程定位點校正開關、下行程定位點校正開關和下衝程限位行程開關，分別稱為XC2、 XC4、 XC3、 XC1，所述開關組15與抽油機懸掛重6同向相鄰布置，所述擋鐵14沿垂向運動時與所 述開關組15內的開關相觸。所述變頻器2的DI03 口由內置程序編程為脈衝輸出口 ，其DI02 口由內置程序編程為脈衝接收口 ，兩者短接，由變頻器2的內置程序按照所述上行程定位 點校正開關與下行程定位點校正開關之間的垂直距離設定變頻器2內DI02 口應接收的脈 衝數量作為抽油杆定位信號輸出至複式永磁電動機9的電氣控制迴路中。複式永磁電動機 9的電氣控制迴路如圖2所示。所述上衝程限位行程開關、上行程定位點校正開關、下行程 定位點校正開關以及下衝程限位行程開關分別由信號線引至複式永磁電動機9的電氣控 制迴路，分別作為底端極限啟動信號、底端校正啟動信號、頂端校正啟動信號以及頂端極限 啟動信號。 在這裡，所述變頻器2採用ABB公司，即Asea Brown Boveri Ltd，生產的的ACSM1 變頻器。具體應用時，將參數12. 03設置為3， 12. 02設置為2這樣就形成了以DI03為脈衝 輸出，DI02作為脈衝輸入的自發自接的迴路。 本實用新型是按照複式永磁電機抽油機的做功方式，根據變頻器驅動電機旋轉 時，抽油杆每走一定的距離，變頻器能夠輸出與抽油杆行走距離相對應的脈衝這一思想來 設計的。通過將變頻器的DI03 口編程為脈衝輸出口，將DI02 口編程為脈衝接收口，通過變 頻器內置的控制軟體將接收到的DI02 口的脈衝數量，換算成抽油杆行走的距離，由此來實 現抽油機的無碼盤定位。其中，由於每次的定位參考點都是相對上一次的定位點，會出現累 計誤差，因此設置XC3和XC4這兩個行程開關來校正這種累計誤差，並且根據XC3和XC4的 距離預先設定好DI02 口的應接收脈衝數，使抽油杆的運行區域穩定。當抽油機運行時，復 式永磁電機在無碼盤定位控制系統的控制下正反兩個方向轉動，實現抽油杆的上下運動做 功抽取原油。 無碼盤定位控制系統控制抽油機的懸掛重上的擋鐵在XC3和XC4之間運動，運行 的距離就是抽油機的衝程，用L表示，並且距離XC3點和XC4點的距離均在2-3釐米之間，這個距離用M表示。在定位發生偏移時，靠XC3或XC4來修正，保證抽油杆的運行區域穩定。 應用本實用新型的具體過程如下在按下抽油機啟動按鈕後，抽油機電機開始以 2-3Hz的頻率運轉，擋鐵14在電機的帶動下向上運行，當碰到XC3時，電機開始反向旋轉 帶動抽油杆向上運行，旋轉的速度從OHz按照已經設定好的加減速時間，其中加速時間和 減速時間相等，加速到設定衝次的速度，當速度達到設定衝剌的轉速時，控制程序記下當時 DI02接收的脈衝數N，當電機減速停車時，電機減速的這段過程中，變頻器的DI03 口不發出 脈衝，但是由於變頻器的加減速時間相同，所以在加速和減速的過程中抽油杆行走的距離 是相同的，能夠換算出與N相等的脈衝數，這樣電機在上衝程的運行過程中，變頻器的DI03 口發出的脈衝數就是加速時段的脈衝數N加以設定轉速運行時段的脈衝數Z。抽油杆向上 行走的距離是L+M，當DI02 口接收的脈衝數N+Z再加上減速時的行走距離應有的脈衝數N 時，抽油杆行走的理論脈衝數就是Z+2N，與抽油杆行走的距離L+M相對應。當DI02 口接收 到的脈衝數等於N+Z時，控制程序發出電機反轉命令，變頻器開始制動電機的運行，使電機 以設定的減速時間加速停止，並且在電機的速度為零時開始改變方向加速旋轉，使抽油杆 向下運行，整個過程和抽油杆向上運行的過程完全一致。 因為變頻器耐受惡劣環境的能力較高，所以本種無碼盤定位控制系統基本上可以 不受抽油機工作環境的影響，完全可以滿足抽油機的定位要求，並且通過位置修正行程開 關可以定時校正定位偏差，與碼盤定位系統相比，精度還是有所提高的。並且，由於不再使 用價格較昂貴的編碼器，本種無碼盤定位控制系統與有碼盤定位系統相比，其製造成本與 維修成本均遠遠被降低。
權利要求一種複式永磁電機抽油機無碼盤定位控制系統，包括具有脈衝輸出功能的變頻器(2)、由此變頻器驅動的複式永磁電動機(9)以及複式永磁電動機(9)的電氣控制迴路，其特徵在於所述控制系統還包括一塊固定在抽油機懸掛重(6)上的擋鐵(14)，以及一個由四個限位行程開關組成的開關組(15)，所述開關組(15)內由下至上分別為上衝程限位行程開關、上行程定位點校正開關、下行程定位點校正開關和下衝程限位行程開關，所述開關組(15)與抽油機懸掛重(6)同向相鄰布置，所述擋鐵(14)沿垂向運動時與所述開關組(15)內的開關相觸；所述變頻器(2)的DIO3口由內置程序編程為脈衝輸出口，其DIO2口由內置程序編程為脈衝接收口，兩者短接，由變頻器(2)的內置程序按照所述上行程定位點校正開關與下行程定位點校正開關之間的垂直距離設定變頻器(2)內DIO2口應接收的脈衝數量作為抽油杆定位信號輸出至複式永磁電動機(9)的電氣控制迴路中，所述上衝程限位行程開關、上行程定位點校正開關、下行程定位點校正開關以及下衝程限位行程開關分別由信號線引至複式永磁電動機(9)的電氣控制迴路，分別作為底端極限啟動信號、底端校正啟動信號、頂端校正啟動信號以及頂端極限啟動信號。
2. 根據權利要求1所述的複式永磁電機抽油機無碼盤定位控制系統，其特徵在於所 述變頻器(2)為ABB公司生產的的ACSM1變頻器。
專利摘要一種複式永磁電機抽油機無碼盤定位控制系統。主要解決現有的複式永磁電機抽油機採用碼盤定位控制系統易發生編碼器損壞、定位誤差較大以及製造及維修成本較高的問題。其特徵在於將具有脈衝輸出功能的變頻器(2)的DIO3口由內置程序編程為脈衝輸出口，其DIO2口由內置程序編程為脈衝接收口，兩者短接，由變頻器(2)的內置程序按照所述上行程定位點校正開關與下行程定位點校正開關之間的垂直距離設定變頻器(2)內DIO2口應接收的脈衝數量作為抽油杆定位信號輸出至複式永磁電動機(9)的電氣控制迴路中。該種複式永磁電機抽油機無碼盤定位控制系統能夠實現無碼盤定位，具有使用壽命長、定位準確以及製造及維修成本較低的特點。
文檔編號H02P27/04GK201479075SQ20092015835
公開日2010年5月19日 申請日期2009年5月22日 優先權日2009年5月22日
發明者姚廣慶, 魯德 申請人:大慶華誼電氣工程自動化有限公司