專利名稱：不間斷智能節(jié)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及不間斷智能節(jié)電裝置，特別涉及油田抽油機(jī)用不間斷智能節(jié)電裝置。
背景技術(shù)：
目前，抽油機(jī)是應(yīng)用最普遍的石油開采機(jī)械設(shè)備之一，也是油田的耗電大戶。全國 各大油田均進(jìn)入了二次開采、三次開采階段，開采難度高。各型抽油機(jī)在配用電動機(jī)時，為 了保證抽油機(jī)在各種工況下正常運(yùn)行，也留有一定的功率余量；隨著油井由淺入深的抽取， 油井的產(chǎn)液量越來越少，抽油機(jī)的負(fù)荷也相應(yīng)減小。由于上述原因，就造成了抽油機(jī)的實(shí)際 負(fù)載率普遍偏低，大部分抽油機(jī)的效率在20% 30%之間，最高也不會超過50%，大馬拉 小車的現(xiàn)像比較嚴(yán)重，設(shè)備大多采用電容補(bǔ)償、星角Y/Δ、可控硅調(diào)壓、間抽控制等方法，這 些設(shè)備自動化運(yùn)行程度低，導(dǎo)致油田作業(yè)人員人工勞動強(qiáng)度大。由于油田機(jī)采井抽油機(jī)是 一種大慣量變化負(fù)載，所采用的拖動設(shè)備是三相異步電機(jī)，普遍存在功率因數(shù)低，沖程不可 調(diào)，反發(fā)電白白消耗，自動化程度低等弊端。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種油田抽油機(jī)用的不間 斷智能節(jié)電裝置，結(jié)合油田油井運(yùn)行工況，將變頻控制技術(shù)、電能回饋技術(shù)、時間控制技術(shù)、 多功況選擇技術(shù)合理的優(yōu)化為一體，適應(yīng)于不同工況的油井，降低電機(jī)功率，提高了轉(zhuǎn)矩， 變頻輸出，使得啟動電流大大降低，將反發(fā)電的能量經(jīng)過逆變回饋到電網(wǎng)，提高功率因數(shù)到 0. 95以上，提升效率達(dá)到90%以上，實(shí)現(xiàn)節(jié)電降耗。本實(shí)用新型的目的是由以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種油田抽油機(jī)用的不間斷智能 節(jié)電裝置，進(jìn)線三相電源接端子II，端子Il分別接浪涌保護(hù)器2和斷路器3 ；斷路器3分別 接電能表4和回饋單元6 ；電能表4分別接變頻控制單元5和電磁接觸器118 ；變頻控制單 元5分別接電磁接觸器17和回饋單元6 ；電磁接觸器118接熱繼電器9，端子IIlO分別接 電磁接觸器7、熱繼電器9和三相電動機(jī)11 ；時間控制單元12分別接中間繼電器113、中間 繼電器1114和中間繼電器ΙΙΙ15 ；中間繼電器113分別接轉(zhuǎn)換開關(guān)16和變頻控制單元5 ； 中間繼電器1114分別接轉(zhuǎn)換開關(guān)16和變頻控制單元5 ；中間繼電器ΙΙΙ15分別接轉(zhuǎn)換開 關(guān)16和變頻控制單元5。根據(jù)上述技術(shù)方案，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際需要，可以任意調(diào)整發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 頻率，本實(shí)用新型不間斷智能節(jié)電裝置可廣泛應(yīng)用于抽油機(jī)等大慣性負(fù)載，與現(xiàn)在技術(shù)相 比，具有如下顯著效果(1)抽油機(jī)上可降低電動機(jī)功率，提高功率因數(shù)達(dá)95%以上。起到緩起緩?fù)５墓?能，不僅明顯降低電耗而且減少對機(jī)械部位的損害。(2)本實(shí)用新型采用了時間控制單元。時間控制單元通過三個中間斷電器與變頻 構(gòu)成回路，在用電高峰時進(jìn)行時間控制。在產(chǎn)量不降低的情況下，自動降低到合理的頻率，大大減小電網(wǎng)的負(fù)荷，減少不必要的停電現(xiàn)象，保證用電安全，保證設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行，能始終 保持油井的最優(yōu)產(chǎn)量、最佳的節(jié)能的方式運(yùn)行，完全解決油田生產(chǎn)中現(xiàn)有技術(shù)中存在的問 題，大大的降低人工的勞動強(qiáng)度同時，顯著的降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)油田的經(jīng)濟(jì)運(yùn)營，自動化 運(yùn)行。在良好的平穩(wěn)運(yùn)行前提下最大限度的節(jié)約電能。本實(shí)用新型會自動降低到合理頻率， 從而減小電網(wǎng)的負(fù)荷，減少不必要的停電，保證用電安全，保證產(chǎn)能，節(jié)省勞動成本。(3)本實(shí)用新型采用了能量回饋單元，將變頻控制單元中反發(fā)電能量產(chǎn)生的直流 電壓，變頻控制單元通過其中的DC+、DC-與回饋單元對應(yīng)的DC+、DC-相連接將變頻控制單 元的直流電壓轉(zhuǎn)換成與電網(wǎng)同壓同頻同相的交流電壓，并入電電網(wǎng)，回饋能力達(dá)到發(fā)電能 量的97%以上，明顯有效的節(jié)省電能。本實(shí)用新型也可用于電機(jī)負(fù)載是位能式負(fù)載如礦山提升機(jī)、大慣性負(fù)載如風(fēng)機(jī)、 水泥制管、動平衡機(jī)、軋鋼機(jī)、大型龍門刨床、機(jī)床主軸等需要快速制動類電機(jī)存在發(fā)電過程。

圖1本實(shí)用新型不間斷智能節(jié)電裝置原理方框圖；圖2本實(shí)用新型不間斷智能節(jié)電裝置變頻控制單元形成電路的電路圖；圖3本實(shí)用新型不間斷智能節(jié)電裝置能量回饋單元形成電路的電路圖。
具體實(shí)施方案
以下結(jié)合附圖與實(shí)施案例對本實(shí)用新型作出進(jìn)一步的描述。本實(shí)用新型外觀呈箱式結(jié)構(gòu)，其門面上設(shè)有手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)、啟動按鈕、停止 按鈕、設(shè)備檢修插座、端子II、浪涌保護(hù)器2、斷路器3、電表4、變頻控制單元5、電磁接觸器 17、電磁接觸器118、端子IIlO和電動機(jī)11等。從圖1不間斷智能節(jié)電裝置的原理方框圖 可見，一種油田抽油機(jī)用的不間斷智能節(jié)電裝置，由進(jìn)線三相電源接到端子Il上，端子Il 把電能分別接到浪涌保護(hù)器2和斷路器3上，所述浪涌保護(hù)器起到防止雷電高點(diǎn)壓、電流進(jìn) 入本裝置。所述的斷路器3得電后把電能送到電能表4。所述電能表4是電能計(jì)量單元， 以保證單臺設(shè)備準(zhǔn)確計(jì)量電量。電能表4把電能送到變頻控制單元5，所述變頻控制單元5 得電后，會把電流緩緩升高，達(dá)到預(yù)設(shè)頻率后穩(wěn)定運(yùn)行。先把頻率不可調(diào)的交流電源變成直 流電源，直流電源經(jīng)過逆變電路變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電源送給電磁接觸器17、端子IIlO和 電動機(jī)11。所述電動機(jī)11會緩緩提升電流，達(dá)到預(yù)設(shè)頻率后穩(wěn)定運(yùn)行。在運(yùn)行過程中，由 于抽油機(jī)負(fù)載比較特殊，會產(chǎn)生分發(fā)電現(xiàn)象且比較嚴(yán)重，此反發(fā)電電流會保存在變頻控制 單元5內(nèi)，如果反發(fā)電電壓過高會損壞變頻控制單元5，通常所用的保護(hù)方法是用能耗電阻 將其過量的電能消耗掉，而本實(shí)用新型的反發(fā)電通過變頻控制單元5上的DC+、DC-與能量 回饋單元6的DC+、DC-相連接。所述能量回饋單元6通過自動檢測變頻控制單元5的直流 母線電壓，將直流環(huán)節(jié)的直流電壓逆變成交流電，從而到達(dá)能量回饋電網(wǎng)的目的；回饋到電 網(wǎng)的電能達(dá)到反發(fā)電電能的97%以上，明顯有效的節(jié)省電能。所述時間控制單元12進(jìn)行 四段時間調(diào)整，輸出對應(yīng)四個常開斷電器，分別送到中間繼電器113、中間繼電器1114和中 間繼電器11115，再將它們分別接轉(zhuǎn)換開關(guān)16和變頻控制單元5，由所述的選擇開關(guān)來選擇 適合現(xiàn)場工況的適應(yīng)變頻，從而變頻控制單元能在用電高峰時在產(chǎn)量不降低的情況下，自動降低到合理的頻率，大大減少電網(wǎng)負(fù)荷，保證電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。所述的變頻控制單元5 發(fā)生故障時，電磁接觸器118會自動得電，電磁接觸器17會自動斷開，所述電磁接觸器118 將送電給熱接觸器9從而使電動機(jī)11得電運(yùn)轉(zhuǎn)，保證了設(shè)備、生產(chǎn)不間斷的正常運(yùn)行。下面對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。從圖2可見本實(shí)用新型的變頻控制單元5形 成電路，先把不可變的工頻電源，經(jīng)R，S，T通過六個二極管Dl，D2，D3，D4，D5，D6整流變成 直流電源，此直流電源為脈動(沖)的直流電源，經(jīng)過電容Cl濾波得到一個平滑的直流電 源。RL為緩沖電阻，是在變頻控制單元5上電的瞬間，限制濾波電容Cl的充電電流，當(dāng)濾波 電容Cl充電完成后，開關(guān)KL閉合，將RL短路。由R1，R2，D7，D8，C2，V1共同組成的制動電 路，為了防止電機(jī)在減速或者剎車時反發(fā)電造成的直流母線電壓過高，把回路里面的整流 管或逆變管擊穿，以防止設(shè)備被損壞。由VD1，VD2，VD3，VD4, VD5，VD6構(gòu)成了逆變電路，通 過直流母線，將直流電變?yōu)榭烧{(diào)的交流電，經(jīng)U，V，W與電機(jī)相連。從圖3可見，為了有效的防止電機(jī)在減速或剎車產(chǎn)生的反發(fā)電對設(shè)備的影響，我 們設(shè)計(jì)了能量反饋單元，將圖2中的DC+、DC-分別與圖3中的DC+、DC-相連接，這樣將電 機(jī)在減速或剎車時產(chǎn)生的多余能量經(jīng)過VI，V2，V3，V4，V5，V6，C3構(gòu)成的逆變電路，將得到 的直流電變?yōu)榕c電網(wǎng)相同相位，相同電壓，相同頻率的交流電后，再經(jīng)過Li，L2，L3，C4，C5， C6構(gòu)成的濾波電路進(jìn)行濾波，得到純凈的三相電經(jīng)R，S，T回饋到電網(wǎng)，經(jīng)測試回饋到電網(wǎng) 的電能達(dá)到反發(fā)電電能的97%以上，有效的明顯的節(jié)省電能。
權(quán)利要求一種油田抽油機(jī)用的不間斷智能節(jié)電裝置，三相電源接端子I(1)，端子I(1)分別接浪涌保護(hù)器(2)和斷路器(3)；斷路器(3)分別接電能表(4)和回饋單元(6)；電能表(4)分別接變頻控制單元(5)和電磁接觸器II(8)；變頻控制單元(5)分別接電磁接觸器I(7)和回饋單元(6)；電磁接觸器II(8)接熱繼電器(9)，端子II(10)分別接電磁接觸器I(7)、熱繼電器(9)和三相電動機(jī)(11)；時間控制單元(12)分別接中間繼電器I(13)、中間繼電器II(14)和中間繼電器III(15)；中間繼電器I(13)、中間繼電器II(14)、中間繼電器III(15)分別接轉(zhuǎn)換開關(guān)(16)和變頻控制單元(5)。
專利摘要一種油田抽油機(jī)用的不間斷智能節(jié)電裝置，三相電源接端子Ⅰ，端子Ⅰ分別接浪涌保護(hù)器和斷路器；斷路器分別接電能表和回饋單元；電能表分別接變頻控制單元和電磁接觸器Ⅱ；變頻控制單元分別接電磁接觸器Ⅰ和回饋單元；電磁接觸器Ⅱ接熱繼電器，端子Ⅱ分別接電磁接觸器Ⅰ、熱繼電器和三相電動機(jī)；時間控制單元分別接中間繼電器Ⅰ、中問繼電器Ⅱ和中間繼電器Ⅲ中間繼電器Ⅰ、中間繼電器Ⅱ、中間繼電器Ⅲ分別接轉(zhuǎn)換開關(guān)和變頻控制單元。提高功率因數(shù)大于95％；回饋能力達(dá)到發(fā)電量的97％以上。也可用于電機(jī)負(fù)載是位能式負(fù)載如礦山提升機(jī)、大慣性負(fù)載如風(fēng)機(jī)、水泥制管、動平衡機(jī)、軋鋼機(jī)、大型龍門刨床、機(jī)床主軸等存在發(fā)電過程需要快速制動類電機(jī)。
文檔編號H02J3/38GK201690412SQ20102018669
公開日2010年12月29日 申請日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者侯中福, 張旭揚(yáng) 申請人:松原市明悟節(jié)能設(shè)備有限公司