項目背景
游梁式投油機，俗稱磕頭機，是普遍應(yīng)用于油田采油作業(yè)的投油設(shè)備。以往磕頭機的電動機在工頻下恒速運行，存在效率低、能耗大、啟動沖擊大、機械磨損嚴重等問題。臺達C2000系列是一款高階磁場矢量控制通用變頻器，可有效解決這一系列問題。同時，搭配臺達REG2000能量回饋單元，為石油開采企業(yè)有效節(jié)省了建構(gòu)及營運成本。
磕頭機主要由游梁-連桿-曲柄機構(gòu)、減速箱、動力設(shè)備和輔助設(shè)備四部分構(gòu)成。機器工作時，電動機的傳動經(jīng)變速箱、曲柄連桿機構(gòu)變成驢頭的上下運動，驢頭經(jīng)光桿、抽油桿帶動井下深井泵的柱塞作往復(fù)運動，從而不斷抽出原油。
項目方案
磕頭機的運行過程主要分為上沖程和下沖程兩個階段。磕頭機工作時，驢頭懸點上作用的載荷是變化的，上沖程時，驢頭懸點需要提起抽油桿柱和油柱，在沒有負重匹配的情況下電動機將付出很大的能量;下沖程時，抽油機桿柱反過來帶動電動機做功，使電機處于發(fā)電機的運行狀態(tài)。而上、下沖程的載荷極度不均勻，會嚴重影響抽油機的使用效率和壽命。因此一般在磕頭機的游梁尾部、曲柄處加了配重，這樣的好處還可以減少電動機上沖程時所需消耗的電能和下沖程時的發(fā)電量。
一個油井作業(yè)區(qū)一般會有多臺磕頭機，可以通過總線(如RS-485、CANopen等)將驅(qū)動磕頭機的變頻器作為從站掛在PLC下。變頻器的頻率指令可以通過PLC給定，也可以通過兩個電位器來給定，分別對應(yīng)上沖程和下沖程。這樣就實現(xiàn)了磕頭機沖程頻次和上下沖程時間比的可調(diào)節(jié)?？念^機的抽油桿柱上要配置載荷傳感器，通過它將實際壓力反饋至PLC。PLC一方面可以控制變頻器的啟停和頻率指令的調(diào)節(jié)，另一方面可以將變頻器的狀態(tài)(包括運行狀態(tài)、電流等)發(fā)送到人機界面或油田服務(wù)器。臺達可根據(jù)客戶的實際需求，提供完整的自動化解決方案。值得一提的是，臺達C2000內(nèi)置PLC功能，在PLC控制需求簡單的情況下，可以不用另配PLC。
此外，如果能將下沖程產(chǎn)生的電能反饋給上沖程的磕頭機加以利用，那么相對于傳統(tǒng)加制動單元加制動電阻的做法，不僅可以提高電機的制動能力、大幅節(jié)約能量，還可以減少制動電阻產(chǎn)生的這一部分熱量，一舉三得。臺達提供的REG2000能量回饋單元非常適合這種應(yīng)用場所。
項目總結(jié)
臺達自動化整合方案以其多元化的驅(qū)動控制及模塊化設(shè)計、豐富的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用功能及簡易維修低故障率的自我診斷特色，滿足了磕頭機的控制要求，提高了磕頭機的效率，幫助油田開采企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能增產(chǎn)的目的，保障用戶掌握制勝先機、提升競爭力。
（轉(zhuǎn)載）
