常规抽油系统变频调速控制方法研究

发布时间：2020-11-11 01:07

　　 常规抽油系统有机械结构简单,维护方便和使用寿命长等优点,在油田开采上广泛使用,但是普遍存在抽汲效率低,电机能耗大和自动化程度低等问题。随着油田供液能力的下降,上述常规抽油机缺点凸显,利用变频调速技术对抽油机进行节能改造,调节抽油机频次,根据实际需要改变抽油机上下冲程速度,使抽油系统运行在最佳的工作状态。通过对常规抽油系统工作原理的分析,对游梁式抽油机进行运动学分析,运用MATLAB软件建模仿真;在运动学理论分析的基础上对抽油系统动力学分析。将抽油系统简化成一个等效的力学模型,根据三相异步电动机的工作原理和变频器工作原理,建立抽油系统变频调速仿真模型。将变频器及电动机简化成传递函数,并选用PID算法对此抽油系统变频调速控制仿真,利用MATLAB/Simulink软件进行仿真。通过对矢量控制,直接转矩控制,变压变频控制和转差率控制算法进行仿真,并分析其仿真结果。根据四种变频调速控制方法,零负载时对三相异步电机的控制,电机转速曲线和扭矩曲线进行对比分析。四种变频调速控制方法下对电机输入符合抽油系统运动的周期性交变负载,对比分析四种控制方法下电机转速和电磁转矩的仿真曲线。
【学位单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：TE938;TM921.51
【部分图文】：

7第二章常规抽油系统运动学和动力学分析常规抽油系统是用于国内油田生产的主要地面设施之一。机械零件部分，减速器，电源和辅助设备是构成常规抽油系统的主要部分。常规抽油系统地面装置的机械部分由游梁连接连杆和曲柄机构组成，因为机械部分游梁与曲柄之间连接方式的不同造成常规抽油系统的类型基本分为前置型和常规型。常规抽油系统一般使用机械平衡，其支架在抽油机驴头与曲柄连杆之间的位置上，并具有驴头上下往复运动时间相同的特性。常规抽油系统主要装置组成如图2-1所示，常规抽油系统主要装置组成分为地下装置1-7和地面装置8-15。图2-1常规抽油系统装置示意图2.1常规抽油系统的基本结构及工作原理根据图2-1常规抽油系统装置示意图可以了解到常规抽油系统在采油过程中的运动状态。当常规抽油系统运行时，电动机带动皮带，皮带与减速器连接，减速器将高速旋转降低，旋转运动通过四连杆机构转变为驴头绕支点的上、下往复运动，悬点绕支架的弧线运动可以近似看做上下往复的直线运动，驴头上下运动时，钢丝绳保持与驴头相切，悬绳器带动抽油杆柱、油泵等抽油系统地下装置一起做往复的直线运动，从而实现把原油抽汲到地面的工作[45]。2.2游梁式抽油机运动学分析2.2.1抽油机四连杆机构几何关系通过分析游梁式抽油机的四个连杆机构几何关系用于精确悬点运动[46]，可以通过对数学模型的仿真，获得抽油系统悬点运动规律。进而分析获得悬点运动规律参数变化规

8律，抽油机几何关系简图如图2-2（a）和图2-2（b）所示。图2-2（a）常规型抽油机几何简图图2-2（b）前置型抽油机常规型抽油机曲柄初相角的计算公式：=arctanIHGφ±（2-1）前置型抽油机曲柄初相角与常规型抽油机曲柄初相角的计算公式差别在：=arctanIHGφπ±（2-2）

8律，抽油机几何关系简图如图2-2（a）和图2-2（b）所示。图2-2（a）常规型抽油机几何简图图2-2（b）前置型抽油机常规型抽油机曲柄初相角的计算公式：=arctanIHGφ±（2-1）前置型抽油机曲柄初相角与常规型抽油机曲柄初相角的计算公式差别在：=arctanIHGφπ±（2-2）
【参考文献】

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本文编号：2878539