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OMAL歐瑪爾開關(guān)磁阻電機(jī)與抽油機(jī)的匹配及控制研究
目前,國內(nèi)的大多數(shù)油田中游梁式抽油機(jī)是應(yīng)用zui廣泛的采油設(shè)備,其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、制造容易及維護(hù)方便的眾多優(yōu)點(diǎn)也成為油田*的采油設(shè)備,但是其工作效率低,能耗大的問題也隨著油田生產(chǎn)層次的提升而呈現(xiàn)出一定的局限性。國內(nèi)油田中的游梁式抽油機(jī)數(shù)量眾多,但實(shí)際中的抽油機(jī)的運(yùn)行效率十分低下,在這方面也與國外有著很大的差距,而節(jié)能增產(chǎn)是油田實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一個重要途徑。

OMAL歐瑪爾開關(guān)磁阻電機(jī)與抽油機(jī)的匹配及控制研究
能夠在提升抽油系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率,那么每年在油田節(jié)電方面的空間將會十分巨大,這樣對于油田降低開采的成本和提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。為了能夠提高抽油系統(tǒng)整體的運(yùn)行效率,本文從電機(jī)的角度出發(fā),利用新型高效綜合性能優(yōu)良的OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)對游梁式抽油機(jī)原有的電機(jī)進(jìn)行替換。這種改造方案不僅對于提高抽油系統(tǒng)的效率具有很大的可行性和提升的空間而且相對也更為經(jīng)濟(jì)適用。本文研究的對象為CYJY12-4.8型抽油機(jī),采用所設(shè)計的45KW的三相(6/4極)OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)作為其驅(qū)動電機(jī)。抽油系統(tǒng)效率低下的本質(zhì)原因主要周期性的載荷的變動性與按恒定載荷設(shè)計制造的普通電機(jī)工作特性的不匹配。通過游梁式抽油機(jī)的工作原理可知,其負(fù)載特性是一個近似于正弦曲線的波形圖,首先抽油機(jī)在實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)會受到一個帶有沖擊性的周期交變載荷,這就對驅(qū)動電機(jī)在非額定載荷下的運(yùn)行效率有一定的影響,其次抽油機(jī)本身是一個慣性較大的設(shè)備,其直接帶載啟動的方式要求電機(jī)具有較大的啟動轉(zhuǎn)矩,另外沖次的合理調(diào)節(jié)也對提高油田增產(chǎn)有一定影響,zui后電機(jī)的成本、穩(wěn)定性及損耗在電機(jī)選用時也必須考慮到。而OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)是一個綜合性能優(yōu)良的新型電機(jī),具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低,良好的起動特性,能夠適應(yīng)頻繁的啟動,在非額定工況下仍能保持較高效率的特性,能夠滿足抽油機(jī)沖次的無級調(diào)節(jié)等眾多優(yōu)點(diǎn),能夠在節(jié)能改造中發(fā)揮其優(yōu)勢。雖然OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)的綜合性能優(yōu)良,在驅(qū)動抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時有自己獨(dú)到的優(yōu)勢,但轉(zhuǎn)矩脈動是OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)的一個非常突出的缺點(diǎn),不僅對電機(jī)性能有著嚴(yán)重的影響,也會影響到抽油機(jī)的運(yùn)行效率,進(jìn)而會對抽油機(jī)系統(tǒng)的整體效率產(chǎn)生很大的影響。而傳統(tǒng)的位置控制、電流斬波、電壓斬波等控制方法控制在使用時都有自己的局限性且無法抑制轉(zhuǎn)矩脈動對電機(jī)產(chǎn)生的影響。那么從電機(jī)的控制策略方面進(jìn)行抑制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩的脈動則顯的尤為重要。文中在Matlab/simulink搭建了CYJY12-4.8型抽油機(jī)的數(shù)學(xué)模型及45KW的三相(6/4極)OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)的封裝模塊,利用直接轉(zhuǎn)矩控制的策略(DTC)搭建了抽油機(jī)與OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)相匹配的抽油系統(tǒng)的仿真模型。從仿真結(jié)果可知,在DTC的策略的控制下,電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動得到了很好的抑制,電機(jī)的運(yùn)行更加平穩(wěn),在電機(jī)轉(zhuǎn)速方面比傳統(tǒng)的控制方法具有更快的快響應(yīng)時間,能在很短的時間里達(dá)到穩(wěn)定且波動很小。由上述分析可知,OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)本身就是一個高效、節(jié)能、可靠等各方面綜合性能優(yōu)良的驅(qū)動系統(tǒng),通過直接轉(zhuǎn)矩的控制方法對抽油機(jī)與OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)的匹配仿真模型進(jìn)行控制能夠有效抑制轉(zhuǎn)矩脈動,使電機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn),有利于電機(jī)性能的發(fā)揮,可以有效避免抽油機(jī)在運(yùn)行當(dāng)中的能量損失,有利于電機(jī)自身效率及抽油機(jī)運(yùn)行效率的提高。

OMAL歐瑪爾開關(guān)磁阻電機(jī)與抽油機(jī)的匹配及控制研究
OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)自身具有啟動轉(zhuǎn)矩大、啟動電流小、無級調(diào)速、能夠適應(yīng)頻繁啟停及能夠?qū)D(zhuǎn)矩形成閉環(huán)控制的特性,這些特性都能使電機(jī)與抽油機(jī)匹配使用時,能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能增產(chǎn)的目的,對于實(shí)現(xiàn)油田的可持續(xù)發(fā)展意義重大。