抽油機節(jié)能控制系統(tǒng)的研究與設計

【摘要】：傳統(tǒng)抽油機在抽油時,都是以恒定速度運行,受氣候,時間等因素的影響,抽油量不定,會時大時小。如果電機以恒定速度運行,油量少時,勢必會造成抽油機的空抽,這樣會造成電能的極大浪費。本文根據(jù)抽油機的工作特點,設計出新的節(jié)能運行方案,主要從兩方面進行改造：一,將傳統(tǒng)的單抽改為雙抽,這樣在理論上效率就提高了一倍；二,通過變頻控制,根據(jù)抽油量的變化,實時改變抽油機的沖次,抽油量大時,加大沖次,抽油量少時,降低沖次,從而最大化的利用設備,節(jié)約電能。 由裝在抽油桿上的傳感器,將油量信號傳給PLC,通過事先編好的程序,PLC做出判斷,控制變頻器的輸出頻率,進而改變電機的速度,達到節(jié)能的目的。變頻器作為節(jié)能設備的重要組成部分,本文重點介紹了變頻器的設置,包括啟動方式,控制方式,加減速時間,通訊方式等。在調(diào)速控制方面,根據(jù)各個傳感器的反饋信息,采用PID控制,能夠更加精確的控制抽油機的運行。在變頻調(diào)速過程中,由于要改變電機速度,電機在每次減速時會出現(xiàn)再生制動現(xiàn)象,要將再生制動產(chǎn)生的這部分電能釋放掉,不能返回給電網(wǎng),不然會給電網(wǎng)造成污染,考慮到產(chǎn)生的電能并不多,通過對比得知,采用制動電阻將這部分能量釋放掉是最經(jīng)濟簡便的手段。 另外,本文還在理論上對抽油機電機運行進行分析,計算了電機的最大力矩,制動力矩等,為PLC編程提供理論依據(jù),給節(jié)能系統(tǒng)提供了理論支持。在調(diào)試過程中,控制系統(tǒng)能夠按照設計目標運行,電機實現(xiàn)了軟啟動,啟動平穩(wěn),同時節(jié)能性得到了驗證。 【關(guān)鍵詞】：節(jié)能 變頻調(diào)速 再生制動 PLC PID控制
【學位授予單位】：西安工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TP273
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 課題背景及意義8-9
• 1.2 變頻調(diào)速在抽油機應用的發(fā)展狀況9-10
• 1.3 本課題的主要工作10-13
• 2 抽油機的運動原理分析13-25
• 2.1 抽油機懸點載荷計算與分析13-14
• 2.1.1 靜載荷13-14
• 2.1.2 動載荷14
• 2.2 電機轉(zhuǎn)矩計算14-15
• 2.3 抽油效果分析15-17
• 2.4 再生制動能量的計算及處理17-23
• 2.4.1 再生制動能量的產(chǎn)生17-19
• 2.4.2 制動能量的簡單計算19-20
• 2.4.3 再生制動能量的處理方法20-21
• 2.4.4 制動電阻的選型21-23
• 2.5 系統(tǒng)效率計算23-25
• 3 變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本原理25-33
• 3.1 變壓變頻器的主要類型25-28
• 3.1.1 交-直-交變壓變頻器25-27
• 3.1.2 交-交變壓變頻器27-28
• 3.2 變壓變頻器的控制方式28-31
• 3.2.1 變頻變壓的基本原則28-29
• 3.2.2 基頻以下調(diào)速29-30
• 3.2.3 基頻以上調(diào)速30-31
• 3.3 變頻調(diào)速節(jié)能的可行性31-33
• 3.3.1 變頻調(diào)速節(jié)能的可行性分析31-32
• 3.3.2 變頻調(diào)速設備的應用效果32-33
• 4 節(jié)能控制系統(tǒng)的硬件設計33-53
• 4.1 系統(tǒng)功能概述33-34
• 4.1.1 控制系統(tǒng)工作原理33-34
• 4.1.2 抽油機結(jié)構(gòu)及工作流程34
• 4.2 系統(tǒng)控制處理器34-39
• 4.2.1 PLC的特點35
• 4.2.2 PLC的組成35-36
• 4.2.3 PLC的運行36-37
• 4.2.4 PLC硬件選型37-39
• 4.3 數(shù)據(jù)采集39-42
• 4.3.1 位置檢測39-41
• 4.3.2 拉力檢測41
• 4.3.3 速度檢測41-42
• 4.4 硬件電氣圖42-43
• 4.5 PLC與變頻器通信43-45
• 4.6 遠程通訊45-46
• 4.7 變頻器設置46-51
• 4.7.1 變頻器參數(shù)及快速調(diào)試設置46-48
• 4.7.2 通信設置48-49
• 4.7.3 V/f控制49-50
• 4.7.4 矢量控制50-51
• 4.8 變頻器諧波問題51-53
• 4.8.1 變頻器諧波的危害51
• 4.8.2 變頻器諧波的處理51-53
• 5 節(jié)能控制系統(tǒng)的軟件設計53-62
• 5.1 PID控制53-54
• 5.2 PID的PLC實現(xiàn)54-56
• 5.3 節(jié)能系統(tǒng)控制程序56-62
• 5.3.1 控制流程56-57
• 5.3.2 控制程序的實現(xiàn)57-62
• 6 結(jié)論62-64
• 參考文獻64-65
• 致謝65-67

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