長慶機(jī)械制造總廠變頻調(diào)速培訓(xùn)資料

變頻調(diào)速系統(tǒng)培訓(xùn)材料長慶油田分公司機(jī)械制造總廠抽油機(jī)專用變頻調(diào)速系統(tǒng)CQ系列油氣混輸泵變頻控制智能橇裝注水站2009.3.23抽油機(jī)專用變頻調(diào)速系統(tǒng)前言1電動機(jī)2抽油機(jī)

3通用變頻器4抽油機(jī)專用變頻控制柜

56通信系統(tǒng)簡介7抽油機(jī)變頻柜現(xiàn)場應(yīng)用一、前言1、抽油機(jī)傳統(tǒng)調(diào)速方式油田普遍采用有桿抽油方式，而所用的抽油機(jī)普遍存在機(jī)采效率低、能耗大等情況。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，采油井的供液能力隨時(shí)都有變化，需要對抽油系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行及時(shí)而合理的調(diào)整，其中抽油機(jī)沖次的調(diào)節(jié)尤為重要。一般通過更換電機(jī)皮帶輪調(diào)節(jié)沖次，抽油機(jī)沖次只有三檔，分別為，5、3.5、2.5min-1?，F(xiàn)有沖次無法滿足長慶低滲透率油田使用低于2.5min-1沖次采油的需要；不能任意調(diào)節(jié)抽油機(jī)的沖次，難于使采油系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)，造成泵效普遍降低。一、前言2、抽油機(jī)專用變頻調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一、前言系統(tǒng)主要由抽油機(jī)、變頻控制柜、電動機(jī)、傳感器、通訊和監(jiān)控中心六部分組成。傳感器采集抽油系統(tǒng)地面功圖和電動機(jī)輸入?yún)?shù)，為變頻調(diào)速提供依據(jù)；變頻控制柜提供調(diào)速需要的變頻電源；電動機(jī)接入變頻電源驅(qū)動抽油機(jī)按需要的沖次運(yùn)轉(zhuǎn)；通訊模塊將采集到的數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心遠(yuǎn)程控制啟停機(jī)和調(diào)速。二、電動機(jī)

1、電動機(jī)的結(jié)構(gòu)

油田使用的變頻器驅(qū)動的電機(jī)有三種類型：三相異步電動機(jī)、變頻電動機(jī)和永磁同步電動機(jī)。目前，長慶油田使用的最多的為三相異步電動機(jī)。

三相異步電動機(jī)的分解圖二、電動機(jī)1）定子（1）定子鐵心:作為電機(jī)磁路的一部分，并在其上放置定子繞組。（2）定子繞組:電動機(jī)的電路部分，通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。二、電動機(jī)2）轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等部件。（1）轉(zhuǎn)子鐵心

作用:電機(jī)磁路的一部分，并放置轉(zhuǎn)子繞組。一般用0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成，硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔，用來安置轉(zhuǎn)子繞組。（2）轉(zhuǎn)子繞組

作用是切割定子旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢及電流，并形成電磁轉(zhuǎn)矩而使電動機(jī)旋轉(zhuǎn)。根據(jù)構(gòu)造的不同分為鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。3）轉(zhuǎn)軸

傳遞轉(zhuǎn)矩及支撐轉(zhuǎn)子的重量，由中碳鋼或合金鋼制成。

電動機(jī)2、三相異步電動機(jī)的工作原理

異步電機(jī)定子繞組所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，以轉(zhuǎn)差速度切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電勢，產(chǎn)生電流，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的電流與定子旋轉(zhuǎn)磁場相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速相等時(shí)，定、轉(zhuǎn)子之間沒有相對切割，轉(zhuǎn)子中就沒有電流，也就不能產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。因此轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一定要異于磁場的轉(zhuǎn)速，故稱異步電機(jī)。由于異步而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱為異步轉(zhuǎn)矩。當(dāng)時(shí)，為電動機(jī)運(yùn)行；時(shí)為發(fā)電機(jī)運(yùn)行；當(dāng)即轉(zhuǎn)子逆著磁場方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，它是制動運(yùn)行。異步電機(jī)絕大多數(shù)都是作為電動機(jī)運(yùn)行。

電動機(jī)3、永磁同步電動機(jī)的工作原理

同步電動機(jī)定子排列有三相對稱繞組，它們在空間互差120度，結(jié)構(gòu)與異步電機(jī)相同。轉(zhuǎn)子為永磁體，提供一個(gè)恒定磁場。當(dāng)定子通入對稱電壓時(shí),在空間產(chǎn)生逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)磁場，與轉(zhuǎn)子磁場相互作用,產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,從而將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出。該電機(jī)啟動轉(zhuǎn)矩大，效率高。機(jī)械特性很硬，電流沖擊大，易產(chǎn)生去磁、發(fā)熱現(xiàn)象，影響電機(jī)使用壽命。

電動機(jī)4、變頻器驅(qū)動三相異步電動機(jī)存在的問題。（1）變頻器輸出電壓和電流中，均含有高次諧波。（2）低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)的散熱。自帶風(fēng)扇的普通異步電動機(jī)在轉(zhuǎn)速降低時(shí)，冷卻風(fēng)量將與轉(zhuǎn)速的3次方比例減少。（3）電動機(jī)的效率和溫升問題。高次諧波會引起定子銅耗、轉(zhuǎn)子鋁耗、鐵耗及附加損耗的增加，這些損耗都會使電機(jī)額外發(fā)熱，效率降低。（4）諧波電磁噪聲與震動。變頻器電源中含有的各次諧波與電機(jī)電磁部分的固有諧波相互干擾，形成各種電磁激震力，當(dāng)電磁力波的頻率和結(jié)構(gòu)件的固有震動頻率一致或接近時(shí)，將產(chǎn)生共振現(xiàn)象，加大噪聲

。（5）電動機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)承受沖擊電壓。中小容量變頻器，其載波頻率使電動機(jī)線圈需要承受很高的電壓上升率，使電機(jī)匝間絕緣承受考驗(yàn)。

電動機(jī)5、變頻電動機(jī)變頻電動機(jī)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：電磁設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。1、電磁設(shè)計(jì)

1）盡可能的減小定子和轉(zhuǎn)子電阻，彌補(bǔ)高次諧波引起的銅耗增加。

2）為抑制電流中的高次諧波，需適當(dāng)增加電動機(jī)的電感。

3）變頻電動機(jī)的主磁路一般設(shè)計(jì)成不飽和狀態(tài)。2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）絕緣等級，一般為F級或更高。2）要充分考慮電動機(jī)構(gòu)件及整體的剛性，減小電機(jī)振動、噪聲。3）散熱風(fēng)扇采用獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動，強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻。

變頻器+變頻電機(jī)是最佳選擇

二、電動機(jī)6、電動機(jī)參數(shù)的計(jì)算模型U=E+I×R（I：電流，R：電子電阻，E：感應(yīng)電勢）E=k×f×X

（k：常數(shù)，f：頻率，X：磁通）T=K×I×X（K：常數(shù),I：電流，X：磁通）P=w×T

（w：角速度，T：轉(zhuǎn)矩）

1、長慶油田抽油機(jī)類型

長慶油田再用的抽油機(jī)主要有三大類：純曲柄平衡抽油機(jī)，純游梁平衡抽油機(jī)，復(fù)合平衡抽油機(jī)（曲柄復(fù)合平衡抽油機(jī)和彎梁變矩復(fù)合平衡抽油機(jī)。

2、抽油機(jī)的平衡原理（1）抽油機(jī)不平衡的原因：懸點(diǎn)承受的是不對稱的脈動載荷，上沖程電動機(jī)做功很大，下沖程電機(jī)做負(fù)功。（2）抽油機(jī)不平衡的危害：抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不平衡，影響電機(jī)的工作效率，使電機(jī)的功率因數(shù)降低，加大電機(jī)的功率損耗。3、抽油機(jī)平衡方式：游梁式抽油機(jī)的平衡方式有三種：純曲柄平衡，純游梁平衡、游梁曲柄復(fù)合平衡。4、抽油機(jī)達(dá)到平衡的原則是：（1）電動機(jī)在上下沖程中做功相等；（2）電動機(jī)在一個(gè)沖程中作功最小。（3）上、下沖程中電機(jī)輸入功率峰值相等。三、抽油機(jī)三、抽油機(jī)5、抽油機(jī)負(fù)功的產(chǎn)生現(xiàn)場試驗(yàn)表明,驅(qū)動抽油機(jī)的三相異步電動機(jī)在運(yùn)行轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速時(shí)處于發(fā)電狀態(tài),并產(chǎn)生負(fù)功,電動機(jī)轉(zhuǎn)差率絕對值超大,產(chǎn)生的負(fù)功越大。處于發(fā)電狀態(tài)的電動機(jī)發(fā)出的電能頻率、電壓、相序相位與電網(wǎng)一致時(shí),負(fù)功能回饋電網(wǎng)被利用。此外,負(fù)功值大,抽油機(jī)系統(tǒng)效率下降,在計(jì)量和計(jì)算抽油機(jī)電動機(jī)輸入有功功率時(shí)應(yīng)減去負(fù)功值。四、通用變頻器1、變頻器的調(diào)速原理我們知道，交流電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式：n＝60f(1－s)/p

n———異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速；f———異步電動機(jī)的頻率；s———電動機(jī)轉(zhuǎn)差率；p———電動機(jī)極對數(shù)。由式可知，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在0～50Hz的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。（w：角速度，T：轉(zhuǎn)矩）四、通用變頻器2、變頻器的結(jié)構(gòu)通常，把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。變頻器主要由整流器、中間電路、逆變器，制動單元、驅(qū)動單元、微處理單元等組成。1）、整流器，與三相交流電源相連接，產(chǎn)生脈動的直流電壓。2）、中間電路，有以下三種作用：a.使脈動的直流電壓變得穩(wěn)定或平滑，供逆變器使用。b.通過開關(guān)電源為各個(gè)控制線路供電。c.可以配置濾波和制動單元以提高變頻器性能。3）、逆變器，將固定的直流電壓變換成可變電壓和頻率的交流電壓。4）、控制電路，它將信號傳送給整流器、中間電路和逆變器，同時(shí)它也接收來自這些部分的信號。其主要組成部分是：輸出驅(qū)動單元、操作控制電路。主要功能是：a.利用信號來開關(guān)逆變器的半導(dǎo)體器件。b.提供操作變頻器的各種控制信號。c.監(jiān)視變頻器的工作狀態(tài)，提供保護(hù)功能。

四、通用變頻器3、變頻器的工作原理：

變頻器通過二極管整流橋（整流單元），將輸入的工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，再通過可控硅橋式電路，將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷骸㈩l率可以任意調(diào)節(jié)的交流電。四、通用變頻器工作電路四、變頻器的工作模式和操作方法4、變頻器的功能（1）、軟啟動功能（2）、變頻調(diào)速功能A、調(diào)速方式:恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速B、調(diào)速原理（3）功率因數(shù)補(bǔ)償功能（4）繼電保護(hù)功能（5）模擬量輸入和通訊功能四、變頻器的工作模式和操作方法恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速交流電機(jī)是通過內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)磁場來傳遞能量的，為保證交流電機(jī)能量傳遞的效率，必須保持氣隙磁通量為恒定值，磁通太小，出力不足，磁通太大，勵磁電流過大，保持氣隙磁通量恒定不變，是變頻變壓的基本原則。在基頻以下，U1/f1=常值，基頻以上調(diào)速時(shí)，頻率可以從基頻往上增高，但電壓去不能超過額定電壓，最多只能等于額定電壓，這將迫使磁通與頻率成反比地降低，相當(dāng)于直流電機(jī)弱磁升速的情況。如果電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下都達(dá)到額定電流，則轉(zhuǎn)矩基本上隨磁通變化，按照電氣傳動原理在基頻以下，磁通恒定時(shí)轉(zhuǎn)矩也恒定屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，在基頻以上，轉(zhuǎn)速升高時(shí)轉(zhuǎn)矩也降低，基本屬于恒功率調(diào)速。四、變頻器的工作模式和操作方法5、變頻器的故障判斷1）上電跳閘或變頻器主電源接線端子部分出現(xiàn)火花。2）上電無顯示3）開機(jī)運(yùn)行無輸出（電動機(jī)不啟動）4）運(yùn)行時(shí)“過電壓”保護(hù)，變頻器停止輸出5）運(yùn)行時(shí)“過電流”保護(hù)，變頻器停止輸出6）運(yùn)行時(shí)“過熱”保護(hù)，變頻器停止輸出7）運(yùn)行時(shí)“接地”保護(hù)8）制動問題（過電壓保護(hù)）9）變頻器內(nèi)部發(fā)出腐臭般的異味10）如判斷出變頻器部件損壞五、抽油機(jī)專用變頻控制柜

1、控制柜結(jié)構(gòu)

變頻控制及制動主電路工頻控制主電路系統(tǒng)保護(hù)電路電源及操作面板傳感器信號電路抽油機(jī)控制柜結(jié)構(gòu)五、抽油機(jī)專用變頻控制柜短路熔斷器和浪涌保護(hù)器UnidriveSP2404變頻器UnidriveSP2404制動單元變頻主回路接觸器工頻主回路接觸器加熱器五、抽油機(jī)專用變頻控制柜2、UnidriveSP變頻器五、抽油機(jī)專用變頻控制柜3、抽油機(jī)控制柜電路主電路

Q101為變頻器供電斷路器Q102為工頻供電斷路器

KM1為變頻器輸出接觸器KM2為工頻輸出接觸器

KA2為變頻器啟動/停止繼電器KA3為遠(yuǎn)程啟動/停止繼電器

五、抽油機(jī)專用變頻控制柜主控制電路圖SA2為本地/遠(yuǎn)程切換旋鈕（兩位自鎖）SA1為工頻/變頻切換旋鈕（兩位自鎖）ON為抽油機(jī)啟動按鈕（綠色自復(fù)位）OFF為抽油機(jī)停止按鈕（紅色自復(fù)位）KA1為自鎖用繼電器五、抽油機(jī)專用變頻控制柜4、操作與維護(hù)五、抽油機(jī)專用變頻控制柜五、抽油機(jī)專用變頻控制柜五、抽油機(jī)專用變頻控制柜系統(tǒng)維護(hù)：

1.對于現(xiàn)場的工作環(huán)境，變頻器工作時(shí)風(fēng)機(jī)為變頻器提供冷風(fēng)，降低IGBT運(yùn)行時(shí)的溫度，過多塵土進(jìn)入會導(dǎo)致變頻器風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，風(fēng)量降低，甚至損壞風(fēng)機(jī)。因此注意柜子內(nèi)部的除塵。2.設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)柜門盡量不要打開。3.如果變頻器故障，系統(tǒng)自動切到工頻，此時(shí)如果手動復(fù)位，系統(tǒng)會自動切換到變頻繼續(xù)運(yùn)行，因此在維護(hù)時(shí)要注意這一點(diǎn)。4.系統(tǒng)檢修時(shí)，將供電電源切斷，請將本地/遠(yuǎn)程旋鈕旋到本地，按下停止按鈕，將柜內(nèi)Q101,Q102斷路器斷開，然后進(jìn)行檢修，檢修時(shí)注意安全。5.變頻器斷路器Q101斷開后，約10分鐘直流母線電壓才放電完畢，因此在10分鐘內(nèi)嚴(yán)禁打開變頻器。五、抽油機(jī)專用變頻控制柜5、變頻控制柜的通訊1.支持各類流行總線模塊，如

Profibus-DP,DeviceNet,CANopen,Modbus

RTU,Interbus,CTNET等，不用網(wǎng)關(guān)，即可

實(shí)現(xiàn)多種總線間的數(shù)據(jù)交換2.具有可熱插拔的RJ45口，提供各類PC工具

軟件，動態(tài)監(jiān)控驅(qū)動器的狀態(tài)。3.目前調(diào)試及監(jiān)控采用串口RS485通訊，(標(biāo)

準(zhǔn)ModbusRTU協(xié)議)變頻器地址默認(rèn)為1，

波特率19.2Kb

五、抽油機(jī)專用變頻控制柜6、再生能量的處理方式1）電動機(jī)的發(fā)電量范圍用抽油機(jī)設(shè)計(jì)軟件模擬抽油機(jī)平衡和嚴(yán)重不平衡時(shí)的發(fā)電量

機(jī)型參數(shù)CYJY6-2.5-26HFCYJY8-2.5-26HF最大載荷(kN)6080沖次min-155平衡扭矩曲線負(fù)功(J)－2037－1670不平衡扭矩曲線負(fù)功(J)－45056－57815五、抽油機(jī)專用變頻控制柜2）再生能量的處理方式再生能量通過逆變器的六個(gè)整流二極管回送到變頻器的直流回路中。此時(shí)的逆變器處于整流狀態(tài)。對最常用的處理方式有兩種：（1）能耗制動利用設(shè)置在直流回路中的制動電阻吸收電機(jī)的再生電能的方式稱為能耗制動，其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單；對電網(wǎng)無污染（與回饋制動作比較），成本低廉；缺點(diǎn)是運(yùn)行效率低，特別是在頻繁制動時(shí)將要消耗大量的能量且制動電阻的容量將增大。（2）回饋制動采用有源逆變技術(shù)，將再生電能逆變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻率同相位的交流電回送電網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)制動?；仞佒苿拥膬?yōu)點(diǎn)是提高了系統(tǒng)的效率。其缺點(diǎn)是：(1)、只有在不易發(fā)生故障的穩(wěn)定電網(wǎng)電壓下（電網(wǎng)電壓波動不大于10%），才可以采用這種回饋制動方式。因?yàn)樵诎l(fā)電制動運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)電壓故障時(shí)間大于2ms，則可能發(fā)生換相失敗，損壞器件。(2)、在回饋時(shí)，對電網(wǎng)有諧波污染。(3)、控制復(fù)雜，成本較高。3）制動電阻大小的確定由前邊的計(jì)算可知：抽油機(jī)一個(gè)沖程周期作負(fù)功率的范圍為：－139W～－4818W，因此，選擇功率為2.5kW的兩個(gè)制動電阻并聯(lián)在一起，制動總功率為5kW，可以滿足要求。五、抽油機(jī)專用變頻控制柜7、抽油機(jī)專用變頻器的節(jié)能原理（1）動態(tài)調(diào)節(jié)抽油機(jī)的沖次。動態(tài)調(diào)整抽油機(jī)的轉(zhuǎn)速，適應(yīng)油井負(fù)荷的需要。

（2）動態(tài)調(diào)節(jié)抽油機(jī)的上、下行程的速度實(shí)現(xiàn)節(jié)能增產(chǎn)的目的。（3）動態(tài)調(diào)功功能：自動改變加在電機(jī)上的端電壓，保證電機(jī)在最小電流和最低電壓即最小功率下運(yùn)行。

五、抽油機(jī)專用變頻控制柜8、變頻柜具有的主要功能：1）、在變頻方式下，系統(tǒng)具有軟啟動功能。2）、遠(yuǎn)程控制啟停機(jī)。3）、具有變頻與工頻兩套驅(qū)動線路。在變頻下運(yùn)行，變頻器故障，系統(tǒng)可以自動切換到工頻方式工作。4）、遠(yuǎn)程控制抽油機(jī)運(yùn)行沖次。5）、抽油機(jī)沖次的調(diào)節(jié)具有開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種模式。開環(huán)控制可以手動調(diào)節(jié)抽油機(jī)沖次，閉環(huán)控制根據(jù)井下工礦自動調(diào)節(jié)抽油機(jī)沖次。6）、數(shù)據(jù)采集功能：可以采集電參數(shù)和示功圖。7）、提示抽油機(jī)的平衡狀態(tài)，并計(jì)算平衡調(diào)節(jié)量。8）、數(shù)據(jù)通訊，提供Modbus通訊協(xié)議，485通訊接口。五、抽油機(jī)專用變頻控制柜9、抽油機(jī)變頻器的合理調(diào)頻范圍當(dāng)頻率大于50Hz時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速大于額定轉(zhuǎn)速，因此抽油機(jī)的沖次將大于最高沖次，降低了抽油機(jī)運(yùn)行的可靠性。而且，當(dāng)f由50-->60Hz時(shí)，U，I不變，E也不變，而X會減小，因此轉(zhuǎn)矩T會跟著磁通X減小而減小。因?yàn)镻=wT(w:角速度,T:轉(zhuǎn)矩).因?yàn)镻不變,w增加了,所以轉(zhuǎn)矩減小。

普通三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是固定的，電機(jī)廠是根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)風(fēng)扇的，普通電機(jī)如果用變頻器降速運(yùn)行，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速也會降低，風(fēng)扇的風(fēng)量就會下降，電機(jī)溫度會升高。變頻器對普通三相異步電機(jī)進(jìn)行調(diào)控,速度不宜太低，控制在20Hz以上。建議抽油機(jī)變頻器驅(qū)動三相異步電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，調(diào)速范圍控制在20Hz～50Hz之間。六、抽油機(jī)變頻柜現(xiàn)場應(yīng)用1、不同特點(diǎn)油井的調(diào)速方式（1）低粘度，高含水量油井的調(diào)速選用“慢上快下”開采工藝，“慢上”有利于提高抽油泵的充滿程度，“快下”有利于抽油泵固定閥的及時(shí)關(guān)閉，提高泵效。

（2）高產(chǎn)、高含水油井的調(diào)速適當(dāng)增加沖次，

“快上快下”增加產(chǎn)液量。對于低產(chǎn)井，在現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)如果提高沖次，排液量不增反降，

（3）稠油井的調(diào)速

原油黏度上升，經(jīng)常發(fā)生驢頭和光桿“打架”現(xiàn)象，通過調(diào)節(jié)沖程頻次和選用“上快下慢”的開采工藝，避免了“打架”，延長了開采時(shí)間，提高了原油產(chǎn)量。2、無功損耗的減少由于應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)對抽油機(jī)實(shí)行軟啟動，啟動電流大幅度降低。功率因數(shù)由0.3-0.5上升到0.9以上。提高了功率因數(shù)，減少了無功損耗。3、抽油機(jī)沖次調(diào)節(jié)效果

六、抽油機(jī)變頻柜現(xiàn)場應(yīng)用（1）、華池作業(yè)區(qū)剖21—11井實(shí)驗(yàn)記錄：結(jié)論：變頻柜將沖次由6.3min-1降到4.32min-1，產(chǎn)液量基本保持不變，而電動機(jī)輸入功率明顯降低，節(jié)電率達(dá)到38%。

六、抽油機(jī)變頻柜現(xiàn)場應(yīng)用（2）、采二嶺中作業(yè)區(qū)中97-3井實(shí)驗(yàn)記錄：六、抽油機(jī)變頻柜現(xiàn)場應(yīng)用（3）、關(guān)137-142井變頻控制柜應(yīng)用情況

六、抽油機(jī)變頻柜現(xiàn)場應(yīng)用參數(shù)隨頻率變化趨勢頻率降低，電機(jī)的輸入功率值隨之降低，變化比較明顯。六、抽油機(jī)變頻柜現(xiàn)場應(yīng)用4、抽油機(jī)平衡調(diào)節(jié)效果采二嶺中作業(yè)區(qū)中97-3井實(shí)驗(yàn)記錄：

七、通信系統(tǒng)簡介1、通信中的幾個(gè)基本概念：通信：就是傳遞消息的過程，即信息的傳輸與交換。消息：有待于傳送的符號、文字、數(shù)據(jù)和語音、活動圖片等等。

信息：消息中包含的有意義的內(nèi)容稱為信息。消息是信息的載體，同一則信息可用不同的消息形式來載荷(比如文字、語言、圖象等)。

信號：與消息一一對應(yīng)的物理量，是消息的物質(zhì)載體，信號攜帶信息。即消息被承載在信號的某一參量上，若該參量是離散取值的，稱這樣的信號為數(shù)字信號。若該參量是連續(xù)取值的，稱這樣的信號為模擬信號。

通信系統(tǒng)：通信的目的在于傳遞信息。完成信息傳遞所需的全部設(shè)備和傳輸媒介的總和稱為通信系統(tǒng)。按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，相應(yīng)的把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。七、通信系統(tǒng)簡介2、通信系統(tǒng)的一般模型（點(diǎn)對點(diǎn)通信）如圖信息源發(fā)送設(shè)備受信者接收設(shè)備信道發(fā)送端接收端噪聲源通信系統(tǒng)一般模型七、通信系統(tǒng)簡介各部分功能：信源和信宿（受信者）：信源的作用是把各種可能消息轉(zhuǎn)換成原始電信號；信宿的作用是將復(fù)原的電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息。發(fā)送設(shè)備：基本功能是將信源與信道匹配起來，即它將信源產(chǎn)生的消息信號變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘枴Ｗ儞Q方式包括編碼和調(diào)制。信道、噪聲源：信道是指信號傳輸?shù)耐ǖ?，即傳輸媒質(zhì)，它分為有線和無線兩類。噪聲源是信道中的噪聲以及分散在通信系統(tǒng)其他各處的噪聲的集中表示。接收設(shè)備：基本功能是完成發(fā)送設(shè)備的反變換。它的任務(wù)就是從帶有干擾地接收信號中正確恢復(fù)出相應(yīng)的原始信號。。七、通信系統(tǒng)簡介3、通信系統(tǒng)的分類：

按通信的業(yè)務(wù)和用途分類

常規(guī)通信和控制通信

按調(diào)制方式分類

基帶傳輸：將未經(jīng)調(diào)制的信號直接傳送

頻帶傳輸是對基帶信號調(diào)制后進(jìn)行傳送

按傳輸信號的特征分類

模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)

按傳輸媒介分類有線信道：如明線、電纜、光纜信道無線信道：如短波電力層傳播、微波視距傳播、衛(wèi)星中繼信道七、通信系統(tǒng)簡介按傳輸信號的復(fù)用方式分類

頻分復(fù)用FDM、時(shí)分復(fù)用TDM、碼分復(fù)用CDM按通信工作方式分類

單工通信：是指消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?。例如，廣播、遙測、遙控半雙工通信：是指通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時(shí)進(jìn)行收發(fā)的工作方式。例如，無線電對講機(jī)全雙工通信：是指通信雙方可同時(shí)進(jìn)行收發(fā)消息的工作方式。例如，普通電話

按數(shù)字信號碼元排列方法不同并行傳輸串行傳輸七、通信系統(tǒng)簡介單工、半雙工和全雙工通信方式示意圖

(a)單工；(b)半雙工；(c)全雙工七、通信系統(tǒng)簡介并行和串行通信方式示意圖

(a)并行傳輸；(b)串行傳輸七、通信系統(tǒng)簡介4、長慶油田數(shù)字化采油設(shè)備通訊方式：數(shù)傳電臺：數(shù)傳電臺：（dataradio）是借助DSP技術(shù)和無線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)的高性能專業(yè)數(shù)據(jù)傳輸電臺。數(shù)傳電臺的使用從最早的按鍵電碼、電報(bào)、模擬電臺加無線MODEM，發(fā)展到目前的數(shù)字電臺和DSP、軟件無線電；傳輸信號也從代碼、低速數(shù)據(jù)（300~1200bps）到高速數(shù)據(jù)，可以傳輸包括遙控遙測數(shù)據(jù)、數(shù)字化語音、動態(tài)圖像等業(yè)務(wù)。數(shù)字電臺是數(shù)字式無線數(shù)據(jù)傳輸電臺的簡稱。即采用數(shù)字信號處理、數(shù)字調(diào)制解調(diào)、具有前向糾錯(cuò)、均衡軟判等功能的無線數(shù)據(jù)傳輸電臺。區(qū)別與模擬調(diào)制電臺加MODEM的模擬式數(shù)傳電臺，數(shù)字電臺提供透明RS232接口，傳輸速率達(dá)19.2Kbps，收發(fā)轉(zhuǎn)換時(shí)間小于10ms。無線數(shù)傳電臺作為一種通訊媒介，與光纖、微波、明線一樣，有一定的使用范圍：它提供某種特殊條件下專網(wǎng)中監(jiān)控信號的實(shí)時(shí)、可靠的數(shù)據(jù)傳輸，具有成本低、安裝維護(hù)方便、繞射能力強(qiáng)、組網(wǎng)結(jié)構(gòu)靈活、覆蓋范圍遠(yuǎn)的特點(diǎn)，適合點(diǎn)多而分散、地理環(huán)境復(fù)雜等場合。七、通信系統(tǒng)簡介數(shù)傳電臺組網(wǎng)工作方式：

1）設(shè)定各個(gè)監(jiān)控中心全部電臺的具體工作頻點(diǎn)，可能引起干擾的各監(jiān)控中心不得使用相同頻點(diǎn)。一般情況下，數(shù)傳電臺提供15個(gè)左右的頻點(diǎn)供選擇；２）采用主從的工作方式，即監(jiān)控中心電臺為主叫方，井場電臺為被叫方；３）監(jiān)控中心巡檢程序事先對巡檢油井排序，并且事先對井場RTU設(shè)定地址編號；４）時(shí)鐘對表時(shí)監(jiān)控中心采用廣播的方式，全部RTU校對時(shí)間；５）巡檢指定油井?dāng)?shù)據(jù)時(shí)，監(jiān)控中心發(fā)出帶RTU地址編號的指令。相同頻點(diǎn)的電臺均可以收到監(jiān)控中心的指令，但只有RTU地址編號一致的RTU響應(yīng)，并按具體指令將要求的數(shù)據(jù)按通訊協(xié)議通過數(shù)傳電臺發(fā)出；６）監(jiān)控中心發(fā)出指令后等待井場數(shù)傳電臺發(fā)出的數(shù)據(jù)，監(jiān)控中心電臺接收后巡檢程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行判斷校驗(yàn)，校驗(yàn)不通過時(shí)，可以再次巡檢，但如果等待超過設(shè)定的時(shí)間不能收到數(shù)據(jù)時(shí)則認(rèn)為無法建立與井場電臺的連接（報(bào)通訊錯(cuò)誤）。七、通信系統(tǒng)簡介GPRS通訊：

GPRS通訊是通用分組無線服務(wù)技術(shù)（GeneralPacketRadioService)的簡稱，近幾年移動網(wǎng)絡(luò)與技術(shù)的快速發(fā)展也帶來了基于移動網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的GPRS與CDMA專用模塊的應(yīng)用，并且已經(jīng)在城市供水系統(tǒng)與其他市政自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到較多應(yīng)用，同時(shí)，油田的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)也開始采用該項(xiàng)技術(shù)。

GPRS方式傳輸數(shù)據(jù)可以利用第三者已建網(wǎng)絡(luò)，井場地形、地點(diǎn)、距監(jiān)控中心的距離不受限制（但要求GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋到井場），但GPRS方式同時(shí)也存在不足之處，如數(shù)據(jù)的暢通傳輸依靠GPRS網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定以及監(jiān)控中心與GPRS網(wǎng)絡(luò)連接的暢通，并且GPRS方式傳輸數(shù)據(jù)的費(fèi)用由于功圖計(jì)產(chǎn)要求頻繁的功圖采集使得數(shù)據(jù)量很大，運(yùn)行費(fèi)用也將高于數(shù)傳電臺方式。

在系統(tǒng)的調(diào)試與維護(hù)過程中，數(shù)傳電臺組網(wǎng)時(shí)可以自行獨(dú)立控制，但GPRS方式組網(wǎng)時(shí)需要移動公司與油田內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)管理單位的緊密配合。七、通信系統(tǒng)簡介5、ModBus協(xié)議簡介當(dāng)今世界，工業(yè)控制已從單機(jī)控制走向集中監(jiān)控、集散控制。在進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的今天，工業(yè)控制器連網(wǎng)也為網(wǎng)絡(luò)管理提供了方便。ModBus協(xié)議就是工業(yè)控制器的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的一種。ModBus協(xié)議是Modicon公司于1978年發(fā)明的一種用于電子控制器進(jìn)行控制和通訊的通訊協(xié)議。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以進(jìn)行通信。它的開放性、可擴(kuò)充性和標(biāo)準(zhǔn)化使它成為一個(gè)通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以簡單可靠地連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行系統(tǒng)的集中監(jiān)控，從而使它成為最流行的協(xié)議之一。長慶油田分公司機(jī)械制造總廠

CQZSZ(N)系列智能橇裝注水站CQZSZ（N）系列智能撬裝注水站

1、結(jié)構(gòu)組成：1）增壓系統(tǒng)：注塞泵2）變頻測控系統(tǒng)：（1）數(shù)顯壓力變送器和智能漩渦流量計(jì)。（2）智能注水控制終端。（3）變頻柜（4）電動雙流閥。3）數(shù)據(jù)通訊：本裝置為適應(yīng)數(shù)字化油田需要，配置有標(biāo)準(zhǔn)RS-485接口，可與無線數(shù)傳電臺、GSM短信數(shù)傳、GPRS數(shù)字在線傳輸直接接口聯(lián)網(wǎng)。4）監(jiān)控中心：數(shù)據(jù)處理和遠(yuǎn)程測控。CQZSZ（N）系列智能撬裝注水站2、工作原理：智能漩渦流量計(jì)、數(shù)顯壓力變送器、將注水系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)傳給智能注水控制終端，智能注水控制終端程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，并發(fā)出調(diào)速指令給變頻器，驅(qū)動電動雙流閥調(diào)節(jié)注水壓力和流量?？稍O(shè)置流量、壓力、閥門開關(guān)等報(bào)警參數(shù)，在自動調(diào)節(jié)注水泵及每口井的瞬時(shí)流量過程中，發(fā)生異常自動報(bào)警，結(jié)合視頻系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場無人值守。同時(shí)配備橇裝注水站室內(nèi)視頻，用以觀察站內(nèi)設(shè)備和各個(gè)元器件的運(yùn)行狀況。增加動力箱箱體溫度傳感器及時(shí)掌握注水泵動力箱內(nèi)曲軸、連桿及十字頭的運(yùn)行情況。遠(yuǎn)程設(shè)置流量，接收注水房的各種數(shù)據(jù)，生產(chǎn)報(bào)表CQZSZ（N）系列智能撬裝注水站3、技術(shù)優(yōu)勢節(jié)能：在注水達(dá)到額定參數(shù)之前節(jié)能效果特別明顯自動化：計(jì)量、控制全自動化完成、數(shù)字化：全數(shù)字化接口、符合數(shù)字化油田的要求可遠(yuǎn)程控制：可遠(yuǎn)距離監(jiān)視、控制系統(tǒng)

無人值守：節(jié)省人員成本和勞動強(qiáng)度：數(shù)據(jù)、報(bào)表電腦自動記錄分析，直觀明了安全：控制室與設(shè)備間分開，杜絕潛在安全風(fēng)險(xiǎn)CQZSZ（N）系列智能撬裝注水站4、節(jié)能原理（1）橇裝注水站在投產(chǎn)到穩(wěn)定期注水過程中一般都是小流量低壓力的地層注水，并根據(jù)地層壓力逐漸增加注水參數(shù)。在達(dá)到額定參數(shù)之前采用變頻器可以大大的節(jié)約電能，也可以減少注水泵等管路元器件的負(fù)荷損失。（2）電機(jī)的功率簡單推導(dǎo)如下：功率P=w/t,w=f×L,p=f/s，L=Q/s

P=w/t=f×L/t=p×s×L/tP=p×Q/t

式中：P功率w做功t時(shí)間f力L距離s面積Q流量p壓力從上式可以看出，電機(jī)的功率，與流量和壓力成正比。因?yàn)槠胀姍C(jī)的流量只會在工頻下工作，流量不會變化，變頻控制下的電機(jī)，流量和頻率成正比。變頻電機(jī)因控制流量而節(jié)能。CQZSZ（N）系列智能撬裝注水站序號名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注1工控機(jī)研祥臺1pc亦可2工業(yè)組態(tài)軟件（無限點(diǎn)）套13監(jiān)控系統(tǒng)V1.9套1IMC4打印機(jī)Epson窄行臺15后備電源APC500VA16數(shù)據(jù)采集終端ERT-11IMC7通訊控制器TZJT-11IMC8標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜14”19開關(guān)電源1W110天線430M2DIAMONF11數(shù)傳電臺IMCS－450IMC遠(yuǎn)距離5、主要硬件組成明細(xì)CQZSZ（N）系列智能撬裝注水站（1）現(xiàn)場采集部分主機(jī):采用西安國儀的ERT-1、－2型無線數(shù)據(jù)采集終端，具有MODBUS通訊口，每臺主機(jī)采集的水井?dāng)?shù)據(jù)最少一口，最多十口，各井與主機(jī)之間通過無線連接，現(xiàn)場無需布線。電臺：采用IMC－450軍品級高速數(shù)傳電臺，如在300米范圍內(nèi)，可不用數(shù)傳電臺。智能精控注水儀：采用西安國儀自行研制開發(fā)的LZS-WX型精控注水儀。該設(shè)備專為油田高壓注水設(shè)計(jì)，計(jì)量準(zhǔn)確、能自動根據(jù)日流量調(diào)節(jié)瞬時(shí)流量。自身帶有無線數(shù)傳模塊，輸出MODBUS協(xié)議通訊?，F(xiàn)場無需布線，能遠(yuǎn)程遙控，調(diào)節(jié)閥門的大小和開關(guān)。電池供電壓力變送器：采用YCMC型系列壓力變送器，現(xiàn)場無需電源，自帶有無線數(shù)傳模塊，輸出MODBUS通訊?，F(xiàn)場無需布線。變頻控制柜：采用以德國博世（Bosch）集團(tuán)的CVF－P3系列恒力矩水泵專用變頻器為核心，德力西系列低壓電器為配套，（可輔助軟啟動備用），專用DIP調(diào)節(jié)器組成的變頻控制系統(tǒng)。（2）控制中心部分通訊控制器：采用共同開發(fā)研制的TZJT-1型通訊控制器，通過串口與控制中心的服務(wù)器或工控機(jī)相連，另一端通過天線與井場數(shù)據(jù)采集終端通訊。工作站：采用當(dāng)前主流配置的DELL工作站，用來遠(yuǎn)程監(jiān)控油、水井，遠(yuǎn)程控制注水量，調(diào)節(jié)抽油頻率存儲油、水井動態(tài)監(jiān)測資料。3、無線測控部分的軟件本次使用軟件系統(tǒng)為共同研發(fā)的“WOYC-1型注水遠(yuǎn)程測控信息系統(tǒng)”，其主要功能是針對油田采油過程中，水井?dāng)?shù)據(jù)采集與油田統(tǒng)計(jì)監(jiān)控等環(huán)節(jié)，實(shí)施辦公自動化的一套行之有效、功能強(qiáng)大且使用簡便的軟件系統(tǒng)。CQZSZ（N）系列智能撬裝注水站CQZSZ（N）系列智能撬裝注水站6、軟件系統(tǒng)的主要功能（1）實(shí)時(shí)監(jiān)測運(yùn)行軟件，使其處于巡檢狀態(tài)，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳入服務(wù)器，循檢水井的工作狀態(tài)及數(shù)據(jù)，包括井口壓力、分水器壓力、泵壓、瞬時(shí)流量、累積流量。系統(tǒng)根據(jù)測得數(shù)據(jù)同步分析注水井工作狀態(tài)，同時(shí)顯示分析結(jié)果，統(tǒng)計(jì)開關(guān)井?dāng)?shù)據(jù)，顯示于軟件界面，方便工作人員及時(shí)了解現(xiàn)場情況。如有異常，系統(tǒng)顯示報(bào)警信息，模擬聲光報(bào)警。（2）遠(yuǎn)程控制在監(jiān)控狀態(tài)下，選擇其中的某口注水井，可調(diào)節(jié)日注水量模式下的日注水量，瞬時(shí)流量模式下的瞬時(shí)流量。也可開關(guān)流量閥門。（3）數(shù)據(jù)處理本軟件系統(tǒng)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲和處理功能，可以同時(shí)保留所有注水井的數(shù)據(jù)，也可根據(jù)用戶需求保留一定時(shí)期的數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)存儲量。在數(shù)據(jù)處理方面，用戶可以根據(jù)工作需要進(jìn)行報(bào)表打印、趨勢查看、結(jié)果分析計(jì)算等操作。（4）網(wǎng)絡(luò)傳輸（附加模塊）利用系統(tǒng)中提供的B/S架構(gòu)的遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，不需要額外安裝任何軟件，即可在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器中及時(shí)準(zhǔn)確地了解各注水站和注水井的工作情況。

CQZSZ（N）系列智能撬裝注水站名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注變頻器SY3200-075T4