螺桿泵專用開關磁阻電機調速系統技術方案

螺桿泵專用開關磁阻電機調速系統，屬于油田采油設備控制系統領域。包括殼體內設置的控制器、功率變換器、電動機和傳感器，其特征在于：控制器的輸出端連接功率變換器的控制端，控制器的輸入端連接外部給定；功率變換器的輸出端連接電動機，其輸入端連接電源；電動機為開關磁阻電機，開關磁阻電機的輸出軸連接螺桿泵；位置檢測器設置在開關磁阻電機內部，電流檢測器和位置檢測器的輸出端分別連接控制器的輸入端。通過分析油田用螺桿泵驅動系統的特點以及對開關磁阻電機的要求，有針對性地對現有SRD進行了整體性一致性改進，瞬時功率大，過載能力強，加速性能好，調速范圍寬廣。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術提供一種螺桿泵專用開關磁阻電機調速系統，屬于油田采油設備控制系統領域。
技術介紹
螺桿泵采油井下舉升效率較深井泵高的多，一般螺桿泵泵效為60% 70%，這是由螺桿泵的工作特點決定的。螺桿泵井由于其工作時穩定均勻地進液和向外排液，不存在深井泵的吸入及排出兩個過程帶來的偶爾遲關、遲開和偶爾漏失現象，也不存在深井泵的單行程供液等系列問題，這些因素是影響泵效的主要原因，因此螺桿泵舉升就理論來講泵效要比深井泵高，這十分有利于井下舉升系統效率的提高。螺桿泵轉動機構簡單，一般為兩級減速轉動，懂事運動部件的總質量較抽油機低，總的傳動效率較高；抽油機舉升傳動節點多，不但有減速箱的二級減速，還有四連桿傳動和驢頭運動。抽油機地面傳動系統的效率最大為70% 75%，而螺桿泵工作時僅是單向旋轉運動，而且轉向一致，減速箱結構簡單，僅一級皮帶傳動和一級齒輪傳動，機械傳動效率高，地面效率一般在88% 92%，遠遠高于抽油機。目前常規螺桿泵地面驅動系統一般由異步電機、皮帶和減速器組成，電機的動力輸出軸將電能轉換為機械能，并通過皮帶和減速器經房卡帶動抽油桿，從而帶動螺桿泵的轉子，實現原油的舉升；這樣的驅動系統存在調速困難、在高速運轉下會發生震動，并且皮帶傳動速度高容易導致發熱量大和磨損加劇，加上減速箱需要經常維護，防反轉裝置容易損壞自身及設備，整個結構復雜，現場安裝作業工序繁瑣、效率較低的缺點。采用交流永磁同步電機地面直驅螺桿泵采油裝置，由于電機自身特點并減掉了減速裝置，有效解決了上述調速困難、維護減速箱的問題，但在存在油田惡劣條件下容易發生退磁現象的問題。
技術實現思路
根據以上現有技術中的不足，本技術要解決的問題是提供一種過載能力強，節電效果顯著，調速簡單并且范圍寬廣的螺桿泵專用開關磁阻電機調速系統。本技術解決其技術問題所采用的技術方案是螺桿泵專用開關磁阻電機調速系統，包括殼體內設置的控制器、功率變換器、電動機和傳感器，其特征在于所述的控制器的輸出端連接功率變換器的控制端，控制器的輸入端連接外部給定；所述的功率變換器的輸出端連接電動機，其輸入端連接電源；所述的電動機為開關磁阻電機，開關磁阻電機的輸出軸連接螺桿泵；所述的傳感器包括電流檢測器和位置檢測器，位置檢測器設置在開關磁阻電機內部，電流檢測器和位置檢測器的輸出端分別連接控制器的輸入端。外部給定主要包括控制按鈕和調速旋鈕的輸出信號，經過控制器信號處理，輸入到電動機驅動器，控制功率變換器的功率輸出量，實現控制驅動SRM轉速和扭矩，再通過機械傳動裝置，驅動螺桿泵。其中優選方案是所述的殼體上設置直線排列的電壓表、轉速表和電流表，電壓表、轉速表和電流表連接控制器，殼體上控制按鈕，控制按鈕包括連接控制器的控制輸入端的急停按鈕、停止按鈕、起動按鈕和調速旋鈕。顯示開關磁阻電機運行狀態和實現電機的起動、停止、急停和調速功能。所述的調速旋鈕包括釋放調速旋鈕和工作調速旋鈕，釋放調速旋鈕和工作調速旋鈕分別連接控制器的輸入端。工作調速旋鈕是螺桿泵電機轉速調節電位器。順時針旋轉，電機工作速度加快；反之，電機工作速度變慢；釋放調速旋鈕是螺桿泵電機剎車速度調節電位器。順時針旋轉，電機剎車速度加快；反之，電機剎車速度變慢。本技術的螺桿泵專用開關磁阻電機調速系統所具有的有益效果是通過分析油田用螺桿泵驅動系統的特點以及對開關磁阻電機的要求，有針對性地對現有SRD進行了整體性一致性改進，瞬時功率大，過載能力強，加速性能好，調速范圍寬廣。具體上I、改善了電機在低速轉矩的波動問題，功率密度有了較大提高，電機的噪聲有所降低；2、通過對開關磁阻電機的軟件和控制電路的優化改進，避免了通用開關磁阻電機在換相時，電機轉矩波動大，噪聲大的缺點；3、低速大力矩，啟動電流小的特點；在較寬的調速范圍和輸出功率范圍內，都具有高的整體效率，符合螺桿泵的要求。附圖說明圖I為本技術的電氣原理方框圖；圖2為本技術的殼體的結構示意圖；圖3為本技術的控制器原理方框圖；其中1、殼體 2、急停按鈕 3、工作調速旋鈕 4、釋放調速旋鈕 5、起動按鈕6、停止按鈕7、電壓表8、轉速表9、電流表。具體實施方式以下結合附圖對本技術的實施例做進一步描述實施例I :如圖I所示，本系統包括控制器、功率變換器、電動機和傳感器。包括殼體I內設置的控制器、功率變換器、電動機和傳感器，其特征在于所述的控制器的輸出端連接功率變換器的控制端，控制器的輸入端連接外部給定；所述的功率變換器的輸出端連接電動機，其輸入端連接電源；所述的電動機為開關磁阻電機，開關磁阻電機的輸出軸連接螺桿泵；所述的傳感器包括電流檢測器和位置檢測器，位置檢測器設置在開關磁阻電機內部，電流檢測器和位置檢測器的輸出端分別連接控制器的輸入端。外部給定主要包括控制按鈕和調速旋鈕的輸出信號，經過控制器信號處理，輸入到電動機驅動器，控制功率變換器的功率輸出量，實現控制驅動SRM轉速和扭矩，再通過機械傳動裝置，驅動螺桿泵。如圖2所不,殼體I上設置直線排列的電壓表7、轉速表8和電流表9,電壓表7、轉速表8和電流表9連接控制器，殼體I上控制按鈕，控制按鈕包括連接控制器的控制輸入端的急停按鈕2、停止按鈕6、起動按鈕5和調速旋鈕。顯示開關磁阻電機運行狀態和實現電機的起動、停止、急停和調速功能。調速旋鈕包括釋放調速旋鈕4和工作調速旋鈕3，釋放調速旋鈕4和工作調速旋鈕3分別連接控制器的輸入端。工作調速旋鈕3是螺桿泵電機轉速調節電位器。順時針旋轉，電機工作速度加快；反之，電機工作速度變慢。釋放調速旋鈕4是螺桿泵電機剎車速度調節電位器。順時針旋轉，電機剎車速度加快；反之，電機剎車速度變慢。如圖3所示，控制器通過單片機、數字/模擬電路以及外圍電路設置信號連接的起動及給定電路、給定積分器、速度調節器、電流調節器、脈寬調制電路、電流限幅電路和通電邏輯電路；電流信號經過電流檢測器檢測以后，輸入電流限幅電路進行平穩性處理，再通過通電邏輯電路驅動功率變換器輸出；轉子與定子的相對位置信號經過位置檢測器檢測以后，通過測速輸入速度調節器進行處理，同時轉子與定子的相對位置信號輸入通電邏輯電路驅動功率變換器輸出；外部給定信號經過起動及給定電路輸入，經過給定積分器、速度調節器處理后，輸入電流調節器控制輸出電流，控制脈寬調制電路輸出，同時速度調節器的輸出信號輸入通電邏輯電路，構成轉速電流雙閉環系統，驅動功率變換器輸出。·其調速系統屬于轉速電流雙閉環系統，通過脈沖寬度調制電路調節加于SRM繞組上的電壓和電流，實現調速和穩速的目的。通過邏輯電路改變通電相序改變SRM的轉向，并通過改變換相角改變SRM的電動、制動工作狀態。電流限幅改善了 SRM的轉矩平穩性，實現控制和SRM的安全工作。控制器內還可以設置多種保護和自我診斷功能。由于單片機程序可修改性，可以方便的滿足用戶在SRM性能等方面的多種需求。通過單片機內部軟件和外圍控制電路，進行模擬實試驗，經過雙閉環系統控制，電機扭矩波動大幅度減小，噪聲大幅度降低，解決了通用開關磁阻電機的軟件和控制電路一般對電機的相電流進行控制，導致開關磁阻電機在換相時，電機轉矩出現較大的波動，同時也導致較大的噪聲的問題。控制器設置由電壓表7、轉速表8和電流表9構成的操作顯示電路，操作顯示電路的輸入本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種螺桿泵專用開關磁阻電機調速系統，包括殼體（1）內設置的控制器、功率變換器、電動機和傳感器，其特征在于：所述的控制器的輸出端連接功率變換器的控制端，控制器的輸入端連接外部給定；所述的功率變換器的輸出端連接電動機，其輸入端連接電源；所述的電動機為開關磁阻電機，開關磁阻電機的輸出軸連接螺桿泵；所述的傳感器包括電流檢測器和位置檢測器，位置檢測器設置在開關磁阻電機內部，電流檢測器和位置檢測器的輸出端分別連接控制器的輸入端。

【技術特征摘要】
1.一種螺桿泵專用開關磁阻電機調速系統，包括殼體(I)內設置的控制器、功率變換器、電動機和傳感器，其特征在于 所述的控制器的輸出端連接功率變換器的控制端，控制器的輸入端連接外部給定； 所述的功率變換器的輸出端連接電動機，其輸入端連接電源； 所述的電動機為開關磁阻電機，開關磁阻電機的輸出軸連接螺桿泵； 所述的傳感器包括電流檢測器和位置檢測器，位置檢測器設置在開關磁阻電機內部，電流檢測器和位置檢測器的輸出端分別連接控制器的輸入端。2.根據權利要求I所述的螺桿泵...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭源生，李明賢，董義鵬，楊建偉，李彥，
申請(專利權)人：郭源生，李明賢，董義鵬，楊建偉，李彥，
類型：實用新型
國別省市：