專(zhuān)利名稱(chēng):抽油機(jī)動(dòng)態(tài)防竊電拖動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及油田采油領(lǐng)域?qū)S糜诔橛蜋C(jī)上的一種電力拖動(dòng)裝置,尤其是涉及一種具有動(dòng)態(tài)防竊電功能的電力拖動(dòng)裝置。
背景技術(shù):
在油田采油領(lǐng)域中,由于采油點(diǎn)分散,抽油機(jī)供電電網(wǎng)分布面積大、電壓等級(jí)低,為了防止油井附近的不法分子竊電是一項(xiàng)非常困難的工作。目前,現(xiàn)有技術(shù)中解決這一問(wèn)題所采用的方法是,將油田抽油機(jī)配電變壓器二次電壓、電動(dòng)機(jī)的工作電壓都提高到660V,認(rèn)為這樣附近的民用電網(wǎng)就不可能再利用這種高壓電了。但是這種方法在應(yīng)用一段時(shí)間后被發(fā)現(xiàn)存在下列問(wèn)題該方法只是增加了竊電難度,竊電者可以通過(guò)安裝一個(gè)小型的變壓器來(lái)解決高壓電的使用問(wèn)題,因此竊電現(xiàn)象仍然不能從根本上被杜絕。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服油田上現(xiàn)在采用的電力拖動(dòng)裝置不能有效的防止電力被盜的不足,本發(fā)明提供一種抽油機(jī)專(zhuān)用的具有動(dòng)態(tài)自動(dòng)調(diào)整功能的防竊電拖動(dòng)裝置,該種抽油機(jī)動(dòng)態(tài)防竊電拖動(dòng)裝置具有供電電壓動(dòng)態(tài)變化、防竊電效果好的特點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是該種抽油機(jī)動(dòng)態(tài)防竊電拖動(dòng)裝置,包括副邊繞組具有380V分接頭的380V/660V變壓器、三相交流異步電動(dòng)機(jī)、一個(gè)中央控制器,變壓器為三相交流異步電動(dòng)機(jī)提供電源,中央控制器則控制變壓器副邊繞組和電動(dòng)機(jī)定子繞組的接線方式,使得當(dāng)變壓器副邊電壓由分接頭輸出時(shí),即輸出380V電壓時(shí),電動(dòng)機(jī)定子繞組的連接方式為三角形接法,當(dāng)變壓器副邊電壓由整個(gè)副邊繞組輸出時(shí),即輸出660V電壓時(shí)電動(dòng)機(jī)定子繞組的連接方式為星型接法。
這個(gè)中央控制器由預(yù)置有程序的可編程序控制器或單片機(jī)、四個(gè)中間繼電器、四個(gè)交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4組成,四個(gè)中間繼電器的線圈分別由可編程序控制器的四個(gè)輸出端驅(qū)動(dòng),四個(gè)中間繼電器的觸點(diǎn)分別作為四個(gè)交流接觸器線圈的得電控制觸點(diǎn)。
交流接觸器KM1主觸點(diǎn)閉合后將變壓器副邊三相部分繞組通過(guò)分接頭做星型聯(lián)接,變壓器副邊輸出電壓為380V,交流接觸器KM2主觸點(diǎn)閉合后將變壓器副邊三相繞組做星型聯(lián)接,變壓器副邊輸出電壓為660V。
交流接觸器KM3主觸點(diǎn)閉合后,使得三相交流異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組做星型連接,交流接觸器KM4主觸點(diǎn)閉合后,使得三相交流異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組做角型連接。
在可編程序控制器或單片機(jī)的程序控制作用下,交流接觸器KM4與交流接觸器KM1動(dòng)作狀態(tài)相同,交流接觸器KM2與KM3動(dòng)作狀態(tài)相同。
本發(fā)明具有如下有益效果由于采取上述方案的電力拖動(dòng)裝置,能夠在可編程序控制器或者單片機(jī)的控制作用下由變壓器的副邊輸出380V或660V兩種等級(jí)的電壓,并且電壓間的切換是按照預(yù)先設(shè)定于可編程序控制器或單片機(jī)中的程序動(dòng)態(tài)進(jìn)行,竊電者根本無(wú)法發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律,因此也就無(wú)法通過(guò)配備一些電氣裝置來(lái)竊取電能,所以應(yīng)用本發(fā)明,可以從根本上杜絕偷電現(xiàn)象。
附圖1是本發(fā)明的主電路圖;附圖2是本發(fā)明中可編程序控制器的控制電氣原理圖;附圖3是本發(fā)明中可編程序控制器的控制流程圖;附圖4是本發(fā)明中單片機(jī)的控制電氣原理圖;附圖5是本發(fā)明中單片機(jī)的控制流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明包括副邊繞組具有分接頭的380V/660V變壓器、三相交流異步電動(dòng)機(jī)以及一個(gè)中央控制器,在本例中,三相交流異步電動(dòng)機(jī)采用專(zhuān)用于油田的YGK型游梁式節(jié)能電機(jī),該電動(dòng)機(jī)的繞組可以被連接成多種形式,變壓器則為三相交流異步電動(dòng)機(jī)提供電源。中央控制器是本發(fā)明中的核心技術(shù)所在,它的主要作用是控制變壓器副邊繞組和電動(dòng)機(jī)定子繞組的接線方式,使得當(dāng)變壓器副邊電壓由分接頭輸出,即輸出電壓為380V時(shí),電動(dòng)機(jī)定子繞組的連接方式為三角形接法,當(dāng)變壓器副邊電壓由整個(gè)副邊繞組輸出,即輸出電壓為660V時(shí),電動(dòng)機(jī)定子繞組的連接方式為星型接法。如圖1結(jié)合圖2所示,其中中央控制器由預(yù)置有程序的可編程序控制器、四個(gè)中間繼電器JY0、JY1、JY2、JY3和四個(gè)交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4組成,四個(gè)中間繼電器的線圈分別由可編程序控制器的四個(gè)輸出端驅(qū)動(dòng),四個(gè)中間繼電器的觸點(diǎn)分別作為四個(gè)交流接觸器線圈的得電控制觸點(diǎn)。
具體連接方式為交流接觸器KM1主觸點(diǎn)閉合后將變壓器副邊三相部分繞組通過(guò)分接頭做星型聯(lián)接,變壓器副邊輸出電壓為380V,交流接觸器KM2主觸點(diǎn)閉合后將變壓器副邊三相繞組做星型聯(lián)接,變壓器副邊輸出電壓為660V;交流接觸器KM3主觸點(diǎn)閉合后,使得三相交流異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組做星型連接,交流接觸器KM4主觸點(diǎn)閉合后,使得三相交流異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組做角型連接。
可編程序控制器中預(yù)制程序流程如圖3所示,首先進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的初始化、設(shè)定切換時(shí)間,同時(shí)判定系統(tǒng)是否有故障發(fā)生,待系統(tǒng)沒(méi)有任何故障時(shí)方可啟動(dòng)系統(tǒng)。正常運(yùn)行時(shí),分別按照變壓器380V、電機(jī)380V,變壓器380V、電機(jī)660V,變壓器660V、電機(jī)660V,變壓器380V、電機(jī)660V的順序來(lái)進(jìn)行切換。切換時(shí)間由軟件設(shè)定。中間繼電器L1、中間繼電器L2為運(yùn)行方式指示繼電器,在可編程序控制器的程序控制作用下,交流接觸器KM4與交流接觸器KM1動(dòng)作狀態(tài)相同,交流接觸器KM2與KM3動(dòng)作狀態(tài)相同。
采取上述方案的電力拖動(dòng)裝置,能夠在可編程序控制器的控制作用下由變壓器的副邊輸出380V或660V兩種等級(jí)的電壓,并且電壓間的切換是按照預(yù)先設(shè)定于可編程序控制器中的程序動(dòng)態(tài)進(jìn)行,竊電者根本無(wú)法發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律,因此也就無(wú)法通過(guò)配備一些電氣裝置來(lái)竊取電能,所以應(yīng)用本發(fā)明,可以從根本上杜絕偷電現(xiàn)象。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明,還可以采用其他方案,例如采用單片機(jī)結(jié)合固態(tài)繼電器完成中央控制器的控制功能。
在這一實(shí)施例中,電力拖動(dòng)裝置包括一個(gè)由單片機(jī)、若干通過(guò)光電耦合的中間繼電器、四個(gè)交流接觸器構(gòu)成的智能控制電路,如圖4結(jié)合圖1所示,其中交流接觸器KM1的三對(duì)觸點(diǎn)短接變壓器的380伏抽頭,交流接觸器KM2的三對(duì)觸點(diǎn)短接變壓器的660伏抽頭,交流接觸器KM3的三對(duì)觸點(diǎn)短接三相交流異步電動(dòng)機(jī)的星型出線,交流接觸器KM4的三對(duì)觸點(diǎn)短接三相交流異步電動(dòng)機(jī)的角型出線,單片機(jī)的數(shù)字信號(hào)輸出端與中間繼電器之間通過(guò)光電耦合,交流接觸器的線圈經(jīng)過(guò)中間繼電器的觸點(diǎn)與控制電源連通。單片機(jī)內(nèi)的控制程序流程圖如圖5所示,這樣,通過(guò)四個(gè)交流接觸器分別控制變壓器的380伏、660伏抽接頭與三相交流異步電動(dòng)機(jī)的星角接出線,使得在單片機(jī)所輸出的數(shù)字信號(hào)的控制作用下,變壓器能夠自動(dòng)在660伏輸出電壓、380伏輸出電壓之間交替運(yùn)行,電動(dòng)機(jī)也隨之進(jìn)行星接與角接的轉(zhuǎn)換以配合變壓器輸出電壓的變換。正常運(yùn)行時(shí),分別按照變壓器380V、電機(jī)380V,變壓器380V、電機(jī)660V,變壓器660V、電機(jī)660V,變壓器380V、電機(jī)660V的順序來(lái)進(jìn)行切換。切換時(shí)間由軟件設(shè)定。因?yàn)檫@種交替運(yùn)行是在單片機(jī)的程序控制下進(jìn)行的,竊電者根本就無(wú)從探知其規(guī)律,因而也就從根本上杜絕了竊電現(xiàn)象的發(fā)生。
在此過(guò)程中,配電箱內(nèi)還應(yīng)包括一個(gè)常規(guī)的輸入信號(hào)單元,該輸入信號(hào)單元包括啟動(dòng)、停機(jī)、故障信號(hào)輸入、以及接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)輸入等。單片機(jī)可以采用80C系列196KC型,光電耦合器可以采用TLP521型以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行隔離,減少了惡劣環(huán)境對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的干擾,從而提高系統(tǒng)的可靠性。
此外,也可以根據(jù)需要選用可控硅元件代替交流接觸器作為開(kāi)關(guān)元件。
采用小型中間繼電器是為了構(gòu)成功率放大單元,為了提高系統(tǒng)的可靠性、提高系統(tǒng)的抗干擾能力,采用了利用光電耦合隔離的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。為中間繼電器供電的電源電壓為5V,觸點(diǎn)電壓為220V,觸點(diǎn)電流為7A,可以方便地實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和功率放大單元之間的接口。
系統(tǒng)的軟件流程圖如圖5所示。首先進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的初始化、設(shè)定切換時(shí)間,同時(shí)判定系統(tǒng)是否有故障發(fā)生,待系統(tǒng)沒(méi)有任何故障時(shí)方可啟動(dòng)系統(tǒng)。正常運(yùn)行時(shí),分別按照變壓器380V、電機(jī)380V,變壓器380V、電機(jī)660V,變壓器660V、電機(jī)660V,變壓器380V、電機(jī)660V的順序來(lái)進(jìn)行切換,切換時(shí)間由軟件設(shè)定。
此外,可在中央控制器部分增加一個(gè)溫度控制單元,由于抽油機(jī)所處的環(huán)境溫度為-40°~50°,而通常開(kāi)關(guān)電源和商業(yè)級(jí)電子器件的應(yīng)用溫度為0°~70°。因此要考慮環(huán)境溫度對(duì)電子器件特性的影響。為了使開(kāi)關(guān)電源以及電子器件能夠正常、安全、可靠地工作,應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行溫度控制。為此,本系統(tǒng)采用溫度傳感器對(duì)線路板的溫度進(jìn)行檢測(cè),當(dāng)線路板的溫度低于5攝氏度時(shí),啟動(dòng)溫度加熱環(huán)節(jié),但溫度高于10攝氏度時(shí),加熱環(huán)節(jié)停止工作。從而保證系統(tǒng)的主控單元在零攝氏度以上運(yùn)行,提高系統(tǒng)可靠性。
抽油機(jī)系統(tǒng)的負(fù)載檢測(cè)和輕載切換,為了減小電壓變換對(duì)抽油機(jī)的瞬間沖擊,可在本裝置中增加一個(gè)電流傳感器,爾后通過(guò)檢測(cè)抽油機(jī)的負(fù)載電流來(lái)實(shí)現(xiàn)通電狀態(tài)的切換。其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為由單片機(jī)或可編程序控制器的A/D轉(zhuǎn)換口對(duì)每個(gè)沖程內(nèi)的負(fù)載電流進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè),記錄每個(gè)沖程內(nèi)的電流最大值和最小值,并對(duì)最近20個(gè)沖程內(nèi)負(fù)載電流的最大值和最小值進(jìn)行平均值濾波,結(jié)果存入單片機(jī)的負(fù)載電流最大值和最小值單元,并以負(fù)載電流最小值作為狀態(tài)切換的依據(jù)。當(dāng)單片機(jī)或可編程序控制器接收到切換指令后,其檢測(cè)一個(gè)沖程內(nèi)的負(fù)載電流,并在負(fù)載電流最小時(shí)實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)切換。在小負(fù)載電流下實(shí)現(xiàn)切換,從而減少了對(duì)系統(tǒng)機(jī)械部分的沖擊,提高了系統(tǒng)的可靠性。
一相電機(jī)繞組的電流檢測(cè)環(huán)節(jié)可以采用電流霍爾傳感器對(duì)電機(jī)的繞組電流進(jìn)行檢測(cè),經(jīng)過(guò)精密全波整流、限幅處理后由單片機(jī)或可編程序控制器的A/D口進(jìn)行電流采樣,采用定時(shí)中斷方式采集電流的瞬時(shí)值,采用軟件濾波并得到電流有效值。
在實(shí)現(xiàn)本技術(shù)方案時(shí),還要注意需在主電路里選擇真空交流接觸器或固態(tài)繼電器,以保證電機(jī)頻繁轉(zhuǎn)化工作方式下的整體安全。
拖動(dòng)部分采用抽油機(jī)專(zhuān)用游梁式抽油機(jī)專(zhuān)用智能高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩節(jié)能三相異步電動(dòng)機(jī),這種異步電動(dòng)機(jī)區(qū)別于通常用于抽油機(jī)井的Y系列電動(dòng)機(jī),因?yàn)閅系列電動(dòng)機(jī)平均輸出功率約為額定功率的25%~50%,功率因數(shù)非常低,是典型的“大馬拉小車(chē)”。
游梁式抽油機(jī)專(zhuān)用智能高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩節(jié)能三相異步電動(dòng)機(jī)具有較高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,為額定轉(zhuǎn)矩的2.8~4倍,過(guò)載能力強(qiáng)、效率高、功率因數(shù)高,符合抽油機(jī)重載啟動(dòng)輕載運(yùn)行要求,具有非常好的節(jié)能效果。具有電機(jī)保護(hù)技術(shù)及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳接口,保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行,為以后擴(kuò)展、連網(wǎng)和無(wú)線通訊做準(zhǔn)備。
采用了KRS11-30/6.3/0.66/0.38防竊電調(diào)容變壓器和YJK200L-8/22電動(dòng)機(jī),變壓器本身容量是可以隨負(fù)載的大小可以自動(dòng)調(diào)節(jié)的,在時(shí)間控制面板上設(shè)定時(shí)間后,利用電子控制板使真空交流接觸器或可控硅閉合或?qū)ǎ儔浩鹘?jīng)電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)在660伏、380伏交替運(yùn)行、電機(jī)隨之進(jìn)行Y與△接之間自動(dòng)變換,即輸出電壓是按照一定時(shí)間間隔不斷進(jìn)行變化的,從而達(dá)到防竊電的目的。在滿(mǎn)足原抽油機(jī)工作要求的基礎(chǔ)上,電動(dòng)機(jī)選擇GDYJK200L-8/22kw,替代了原Y280S-8/37kw電動(dòng)機(jī),起起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、運(yùn)行特性都能保證抽油機(jī)正常工作。
權(quán)利要求
1.一種抽油機(jī)動(dòng)態(tài)防竊電拖動(dòng)裝置,包括副邊繞組具有分接頭的380V/660V變壓器、三相交流異步電動(dòng)機(jī),變壓器為三相交流異步電動(dòng)機(jī)提供電源,其特征在于所述動(dòng)態(tài)防竊電拖動(dòng)裝置還包括一個(gè)中央控制器,中央控制器控制變壓器副邊繞組和電動(dòng)機(jī)定子繞組的接線方式,使得當(dāng)變壓器副邊電壓由分接頭輸出時(shí)電動(dòng)機(jī)定子繞組的連接方式為三角形接法,當(dāng)變壓器副邊電壓由整個(gè)副邊繞組輸出時(shí)電動(dòng)機(jī)定子繞組的連接方式為星型接法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)動(dòng)態(tài)防竊電拖動(dòng)裝置,其特征在于所述中央控制器由預(yù)置有程序的可編程序控制器、四個(gè)中間繼電器、四個(gè)交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4組成,四個(gè)中間繼電器的線圈分別由可編程序控制器的四個(gè)輸出端驅(qū)動(dòng),四個(gè)中間繼電器的觸點(diǎn)分別作為四個(gè)交流接觸器線圈的得電控制觸點(diǎn);交流接觸器KM1主觸點(diǎn)閉合后將變壓器副邊三相部分繞組通過(guò)分接頭做星型聯(lián)接,變壓器副邊輸出電壓為380V,交流接觸器KM2主觸點(diǎn)閉合后將變壓器副邊三相繞組做星型聯(lián)接,變壓器副邊輸出電壓為660V;交流接觸器KM3主觸點(diǎn)閉合后,使得三相交流異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組做星型連接,交流接觸器KM4主觸點(diǎn)閉合后,使得三相交流異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組做三角型連接;在可編程序控制器的程序控制作用下,交流接觸器KM4與交流接觸器KM1動(dòng)作狀態(tài)相同,交流接觸器KM2與KM3動(dòng)作狀態(tài)相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抽油機(jī)動(dòng)態(tài)防竊電拖動(dòng)裝置,其特征在于在本裝置中還包括電流霍爾傳感器,電流霍爾傳感器對(duì)電機(jī)的繞組電流進(jìn)行檢測(cè),由此傳感器獲得的信號(hào)經(jīng)過(guò)精密全波整流、限幅處理后,輸出至中央控制器的A/D轉(zhuǎn)換口。
4.如權(quán)利要求1或2所述的抽油機(jī)動(dòng)態(tài)防竊電拖動(dòng)裝置,其特征在于正常運(yùn)行時(shí),分別按照變壓器380V、電機(jī)380V,變壓器380V、電機(jī)660V,變壓器660V、電機(jī)660V,變壓器380V、電機(jī)660V的順序來(lái)進(jìn)行切換。
5.如權(quán)利要求4所述的抽油機(jī)動(dòng)態(tài)防竊電拖動(dòng)裝置,其特征在于接線方式的切換時(shí)間是按照預(yù)先設(shè)定于可編程序控制器中的程序動(dòng)態(tài)進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)動(dòng)態(tài)防竊電拖動(dòng)裝置,其特征在于所述中央控制器由預(yù)置有程序的單片機(jī)、四個(gè)中間繼電器、四個(gè)交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4組成,四個(gè)中間繼電器的線圈分別由單片機(jī)的四個(gè)輸出端驅(qū)動(dòng),四個(gè)中間繼電器的觸點(diǎn)分別作為四個(gè)交流接觸器線圈的得電控制觸點(diǎn);交流接觸器KM1主觸點(diǎn)閉合后將變壓器副邊三相部分繞組通過(guò)分接頭做星型聯(lián)接,變壓器副邊輸出電壓為380V,交流接觸器KM2主觸點(diǎn)閉合后將變壓器副邊三相繞組做星型聯(lián)接,變壓器副邊輸出電壓為660V;交流接觸器KM3主觸點(diǎn)閉合后,使得三相交流異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組做星型連接,交流接觸器KM4主觸點(diǎn)閉合后,使得三相交流異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組做三角型連接;在單片機(jī)的程序控制作用下,交流接觸器KM4與交流接觸器KM1動(dòng)作狀態(tài)相同,交流接觸器KM2與KM3動(dòng)作狀態(tài)相同。
7.如權(quán)利要求6所述的抽油機(jī)動(dòng)態(tài)防竊電拖動(dòng)裝置,其特征在于正常運(yùn)行時(shí),分別按照變壓器380V、電機(jī)380V,變壓器380V、電機(jī)660V,變壓器660V、電機(jī)660V,變壓器380V、電機(jī)660V的順序來(lái)進(jìn)行切換。
8.如權(quán)利要求6或7所述的抽油機(jī)動(dòng)態(tài)防竊電拖動(dòng)裝置,其特征在于接線方式的切換時(shí)間是按照預(yù)先設(shè)定于單片機(jī)中的程序動(dòng)態(tài)進(jìn)行。
全文摘要
一種抽油機(jī)動(dòng)態(tài)防竊電拖動(dòng)裝置。通過(guò)動(dòng)態(tài)的改變抽油機(jī)配電變壓器副邊繞組和電動(dòng)機(jī)定子繞組的接線方式,使配電電壓動(dòng)態(tài)變化,解決油田上現(xiàn)在采用的電力拖動(dòng)裝置的防盜。動(dòng)態(tài)防竊電拖動(dòng)裝置還包括一個(gè)中央控制器,中央控制器控制變壓器副邊繞組和電動(dòng)機(jī)定子繞組的接線方式,使得當(dāng)變壓器副邊電壓由分接頭輸出時(shí)電動(dòng)機(jī)定子繞組的連接方式為三角形接法,當(dāng)變壓器副邊電壓由整個(gè)副邊繞組輸出時(shí)電動(dòng)機(jī)定子繞組的連接方式為星型接法。中央控制器采用單片機(jī)或PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)接線方式的不定時(shí)切換,可以從根本上杜絕抽油機(jī)上電能被盜現(xiàn)象發(fā)生。
文檔編號(hào)H02K7/00GK1658475SQ20051005337
公開(kāi)日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2005年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月11日
發(fā)明者陳文彪, 夏德媛, 李偉力, 高含瓔, 楊樹(shù)軍, 應(yīng)俊, 幸仁華 申請(qǐng)人:大慶供電電器設(shè)備有限公司