一種網(wǎng)電電驅(qū)撬裝泵電控裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種網(wǎng)電電驅(qū)撬裝泵電控裝置。所述裝置的中壓開關(guān)柜分別與電力變壓器和電網(wǎng)線相連接，電力變壓器分別與溫度控制器和低壓開關(guān)柜相連接，低壓開關(guān)柜分別與有源濾波器和變頻器相連接，變頻器與變頻電機相連接，PLC控制器分別與溫度控制器、變頻器、變頻電機、撬裝泵和人機界面相連接。所述的PLC控制器內(nèi)的印刷電路板上裝有CPU處理器、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊和通訊模塊。該裝置采用了電力變壓器，將中壓電網(wǎng)電源降壓到橇裝泵可用的低壓電，并采用了變頻電機代替柴油發(fā)動機，實現(xiàn)對橇裝泵主電機的速度扭矩控制和保護。
【專利說明】
一種網(wǎng)電電驅(qū)撬裝泵電控裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及到自動控制和油田撬裝栗作業(yè)設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及到一種網(wǎng)電電驅(qū)撬裝栗電控裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前許多國內(nèi)和國外用戶對于油氣田常規(guī)橇裝栗驅(qū)動作業(yè)，其動力均采用的是柴油發(fā)動機驅(qū)動，隨著油價不斷攀升，成本不斷加大，經(jīng)常更換機油、空氣濾等部件，使得柴油發(fā)動機在后期的使用維護成本昂貴，另外，柴油發(fā)動機的噪音、油污等嚴(yán)重影響了環(huán)境，也不符合當(dāng)前國家對節(jié)能減排提出的要求。近幾年，隨著國內(nèi)外各油田的電網(wǎng)發(fā)展，加上電網(wǎng)無噪音、無油污等特點，使用中壓電網(wǎng)供電和交流變頻電機為動力驅(qū)動橇裝栗作業(yè)成為了可行，另外，目前國內(nèi)外各大油田基本采用的是10KV、6KV和3.3KV三種中壓電網(wǎng)電源，而且電網(wǎng)容量也很富裕，能夠滿足油田負(fù)載使用。傳統(tǒng)的柴油發(fā)動機需要經(jīng)過變速箱和分動箱實現(xiàn)對撬裝栗的動力傳輸，機械損耗大，柴油燃燒后的能量轉(zhuǎn)換率也很低，導(dǎo)致橇裝栗的效率低，能耗也高。采用電動機作為橇裝栗驅(qū)動動力有著巨大的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在電動機的機械特性完全滿足橇裝栗特性，電動機可以實現(xiàn)無極調(diào)速，后端無需增加傳動箱等減速裝置，動力傳輸效率高，可以達到92%以上。橇裝栗采用的是電動機傳動方式，這就需要配備變頻器，變頻器可以對電動機的速度和扭矩進行控制，但是，變頻器在工作時存在較大的諧波，對電網(wǎng)會造成比較嚴(yán)重的諧波污染，通常變頻器的諧波畸變率會達到20%以上，對電網(wǎng)上的其它設(shè)備容易造成干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種通過中壓電網(wǎng)輸送電源，且將中壓電壓降壓成撬裝栗可用的低壓電源，并采用變頻器驅(qū)動撬裝栗工作的網(wǎng)電電驅(qū)撬裝栗電控裝置。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種網(wǎng)電電驅(qū)撬裝栗電控裝置，包括中壓開關(guān)柜、電力變壓器、溫度控制器、低壓開關(guān)柜、有源濾波器、變頻器、PLC控制器、變頻電機、撬裝栗和人機界面，所述裝置的中壓開關(guān)柜分別與電力變壓器和電網(wǎng)線相連接，電力變壓器分別與溫度控制器和低壓開關(guān)柜相連接，低壓開關(guān)柜分別與有源濾波器和變頻器相連接，變頻器與變頻電機相連接，PLC控制器分別與溫度控制器、變頻器、變頻電機、撬裝栗和人機界面相連接。
[0005]所述的PLC控制器內(nèi)的印刷電路板上裝有CPU處理器、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊和通訊模塊，CPU處理器分別與模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、通訊模塊、變頻器和人機界面相連接，模擬量輸入模塊與調(diào)速機構(gòu)相連接，數(shù)字量輸入模塊與溫度控制器相連接，模擬量輸出模塊和數(shù)字量輸出模塊分別與撬裝栗相連接。
[0006]所述的人機界面在主界面上裝有栗壓設(shè)定、報警與運行指示、轉(zhuǎn)速顯示、栗壓顯示、排量顯示、栗沖顯示、氣壓油壓顯示、給定轉(zhuǎn)速顯示、累計排量清零控制、累計排量顯示、電機電流顯示、變頻電機控制和離合器控制器觸摸鍵，參數(shù)設(shè)置界面上裝有實際栗壓顯示、量程校準(zhǔn)控制、零點校準(zhǔn)控制和柱塞直徑選擇觸摸鍵。
[0007]所述的電力變壓器為干式變壓器或油浸式變壓器。所述的變頻器為低壓變頻器。
[0008]本發(fā)明的積極效果為:
1、該裝置采用了中壓開關(guān)柜，實現(xiàn)油田井場中壓電電源輸送、電源控制保護和參數(shù)的實時米集顯不等功能；
2、該裝置采用了電力變壓器，將中壓電網(wǎng)電源降壓到橇裝栗所需要的400V低壓電，并采用了變頻電機代替柴油發(fā)動機，實現(xiàn)對橇裝栗主電機的速度扭矩控制和保護；
3、該裝置采用了有源濾波器，治理和控制了變頻器對電網(wǎng)的諧波污染；
4、該裝置具有噪聲低、無油污、后期使用維護成本低等特點，滿足國家提出的節(jié)能環(huán)保要求。
【附圖說明】
[0009]圖1、網(wǎng)電電驅(qū)撬裝栗電控裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2、網(wǎng)電電驅(qū)撬裝栗電控裝置連接框圖；
圖3、PLC控制器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4、人機界面主界面顯示面示意圖；
圖5、人機界面參數(shù)設(shè)置界面顯示面示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖1-5進一步對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述。
[0011]參見圖1-5，當(dāng)中壓開關(guān)柜I與井場的10kv、6kv或3.3kv的電網(wǎng)線10連接后，經(jīng)電力變壓器2將中壓電網(wǎng)的電源降壓至撬裝栗9所能應(yīng)用的400v低壓電，而低壓開關(guān)柜4與電力變壓器2的低壓側(cè)相連接，低壓開關(guān)柜4又分別與有源濾波器5和變頻器6連接，變頻器6通過調(diào)速機構(gòu)13來調(diào)節(jié)速度，模擬量輸入模塊14采集調(diào)速機構(gòu)13的信號傳遞給CPU處理器12，再由CPU處理器12進行計算后通過通訊線控制變頻器6。并以調(diào)節(jié)后的速度驅(qū)動變頻電機8，驅(qū)動撬裝栗9運轉(zhuǎn)。同時CPU處理器12進行邏輯運算后通過模擬量輸出模塊16和數(shù)字量模塊17輸入至撬裝栗9中，并以調(diào)節(jié)后的速度驅(qū)動變頻電機8，驅(qū)動撬裝栗9運轉(zhuǎn)。有源濾波器5與低壓開關(guān)柜4的低壓母線相連接，動態(tài)生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入到電網(wǎng)中，從而對諧波電流進行補償或抵消，主動消除電力諧波。溫度控制器3用于檢測電力變壓器2的在線溫度，當(dāng)溫度超過限度時，控制中壓開關(guān)柜I分閘，實現(xiàn)對電力變壓器2的保護，同時數(shù)字量輸入模塊15采集溫度控制器3的信號傳遞給CPU處理器12，再由CPU處理器12進行處理后通過通訊線傳遞給人機界面11進行顯示。通過PLC控制器7控制變頻器6和變頻電機8驅(qū)動撬裝栗9，同時通過PLC控制器7實現(xiàn)對變頻器6、電力變壓器2、變頻電機8和撬裝栗9的邏輯控制和數(shù)據(jù)交互。在驅(qū)動撬裝栗9之前，在人機界面11的主界面11-1上用栗壓設(shè)定18設(shè)定撬裝栗9的栗壓，用給定轉(zhuǎn)速顯示25顯示調(diào)速機構(gòu)13設(shè)定的電機轉(zhuǎn)速，使用參數(shù)設(shè)置界面11-2上的零點校準(zhǔn)控制34對撬裝栗9的栗壓進行零點校準(zhǔn)，用量程校準(zhǔn)控制33對撬裝栗9的栗壓壓力量程進行校準(zhǔn)，用柱塞直徑選擇35選擇適用直徑的柱塞，各種參數(shù)設(shè)定后再啟動撬裝栗9。在撬裝栗9運行中的各種參數(shù)如轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速顯示20、栗壓顯示21、排量顯示22、栗沖顯示23、離合器控制30、變頻電機控制29、氣壓油壓顯示24、給定轉(zhuǎn)速顯示25、累計排量顯示27和電機電流顯示28均在人機界面11的主界面11-1上給出。而實際栗壓顯示32、量程校準(zhǔn)控制33、零點校準(zhǔn)控制34和柱塞直徑選擇35在參數(shù)設(shè)置界面11-2上給出。通訊模塊31用于與其他撬裝栗上的PLC控制器進行連通，從而實現(xiàn)多臺撬裝栗的串聯(lián)或并聯(lián)。當(dāng)撬裝栗9運行出現(xiàn)故障時，報警與運行指示19將發(fā)出報警聲音，并顯示運行情況。通過離合器控制30對離合器進行監(jiān)控和調(diào)節(jié)，通過變頻電機控制29對變頻電機8進行監(jiān)控和調(diào)節(jié)，通過量程校準(zhǔn)控制33對撬裝栗9的量程進行監(jiān)控和調(diào)節(jié)。當(dāng)撬裝栗9 一個計量周期結(jié)束后，啟動主界面11-1上的累計排量清零控制26使累計排量顯示27上的數(shù)據(jù)清零，以便下一個計量周期啟動時重新計數(shù)。
[0012]以上所述僅是發(fā)明的非限定實施方式，還可以衍生出大量的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思和不作出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以做出若干變形和改進的實施例，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種網(wǎng)電電驅(qū)撬裝栗電控裝置，包括中壓開關(guān)柜(1)、電力變壓器(2)、溫度控制器 (3)、低壓開關(guān)柜(4)、有源濾波器(5)、變頻器(6)、PLC控制器(7)、變頻電機(8)、撬裝栗(9) 和人機界面(11)，其特征在于:所述裝置的中壓開關(guān)柜(1)分別與電力變壓器(2)和電網(wǎng)線 (10)相連接，電力變壓器(2)分別與溫度控制器(3)和低壓開關(guān)柜(4)相連接，低壓開關(guān)柜 (4 )分別與有源濾波器(5 )和變頻器(6 )相連接，變頻器(6 )與變頻電機(8 )相連接，PLC控制 器(7)分別與溫度控制器(3)、變頻器(6)、變頻電機(8)、撬裝栗(9)和人機界面(11)相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)電電驅(qū)撬裝栗電控裝置，其特征在于:所述的PLC控制器(7) 內(nèi)的印刷電路板上裝有CPU處理器(12 )、模擬量輸入模塊(14 )、模擬量輸出模塊(16 )、數(shù)字 量輸入模塊(15 )、數(shù)字量輸出模塊(17 )和通訊模塊(31 )，CPU處理器(12 )分別與模擬量輸入 模塊(14)、模擬量輸出模塊(16)、數(shù)字量輸入模塊(15)、數(shù)字量輸出模塊(17)、通訊模塊 (31 )、變頻器(6 )和人機界面(11)相連接，模擬量輸入模塊(14 )與調(diào)速機構(gòu)(13 )相連接，數(shù) 字量輸入模塊(15 )與溫度控制器(3 )相連接，模擬量輸出模塊(16 )和數(shù)字量輸出模塊(17 ) 分別與撬裝栗(9)相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)電電驅(qū)撬裝栗電控裝置，其特征在于:所述的人機界面(11) 在主界面(11-1)上裝有栗壓設(shè)定(18)、報警與運行指示(19)、轉(zhuǎn)速顯示(20)、栗壓顯示 (21)、排量顯示(22)、栗沖顯示(23)、氣壓油壓顯示(24)、給定轉(zhuǎn)速顯示(25)、累計排量清零 控制(26)、累計排量顯示(27)、電機電流顯示(28)、變頻電機控制(29)和離合器控制器(30) 觸摸鍵，參數(shù)設(shè)置界面(11-2)上裝有實際栗壓顯示(32)、量程校準(zhǔn)控制(33)、零點校準(zhǔn)控制 (34)和柱塞直徑選擇(35)觸摸鍵。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)電電驅(qū)撬裝栗電控裝置，其特征在于:所述的電力變壓器 (2)為干式變壓器或油浸式變壓器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)電電驅(qū)撬裝栗電控裝置，其特征在于:所述的變頻器(6)為 低壓變頻器。
【文檔編號】F04B17/03GK105952627SQ201610426539
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】黃勇, 陳健, 馬偉, 紀(jì)麗華, 朱黃慶
【申請人】中石化石油工程機械有限公司第四機械廠