撬裝式注聚直驅裝置制造方法

撬裝式注聚直驅裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型的目的是提出一種高效節能、且便于在原注聚站基礎上安裝的撬裝式注聚直驅裝置。該撬裝式注聚直驅裝置由橇座及注聚泵、直驅永磁電機、聯軸器、驅動器構成，注聚泵通過聯軸器與直驅永磁電機連接，驅動器的輸出端與直驅永磁電機的電源端相連。上述橇座與原注聚站的平臺一致，這樣，只要事先在橇座上布置好相應的設備，在安裝時直接將橇座放置在平臺處，并將對應的總管及閥組管線相連即可，與原有基礎、通道、儀表位置、管線等完全匹配，不會長時間中斷油田生產，該撬裝式注聚直驅裝置可以提前預制，提高了安裝效率。本實用新型的撬裝式注聚直驅裝置安全性好、可靠性高、運行平穩、高效節能、結構緊湊，拆裝維修更加方便。
【專利說明】撬裝式注聚直驅裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于油田設備【技術領域】，特別涉及到撬裝式注聚直驅裝置。

【背景技術】
[0002]我國油田經過長期注水開發，含水率大都達到90%以上，單純注水工藝面臨困境。注聚工藝現在是提高油田采收率的有效措施，在大慶油田已經廣泛應用，以大慶油田采油六廠為例:共有注聚站36座，注聚泵840臺，年消耗電力4000萬度，占年總耗電的78%左右，節能降耗潛力巨大。
[0003]傳統的注聚泵驅動一般采用交流異步電機及皮帶輪傳動，電機軸和泵曲軸由皮帶輪相連，二者為平行關系，泵曲軸帶動柱塞往復運動擠壓液體，將聚合物液體注入井下。皮帶傳動存在結構復雜、轉動慣量大、效率低、噪聲大、潤滑油泄漏、傳動間隙、磨損、維護頻繁等問題。另外，傳統的交流異步電機的能耗較高，不利于節能降耗。
[0004]油田中的很多設施都是已經統一標準且固化了的，對注聚站的直驅永磁電機節能改造必須在原有平臺基礎上安裝，不允許改動原有基礎和通道位置，不允許影響原儀表的安裝及使用，不允許隨意變更原有工藝流程。
[0005]另外，由于油田中的注聚站分布分散，相互之間距離很遠，因此對注聚泵站的控制及監控都非常困難，增加了大量的人力成本。


【發明內容】

[0006]本實用新型的目的是提出一種高效節能、且便于在原注聚泵基礎上安裝的撬裝式注聚直驅裝置。
[0007]本實用新型的撬裝式注聚直驅裝置由橇座及位于橇座上的注聚泵、直驅永磁電機、驅動器、聯軸器構成，所述注聚泵通過聯軸器與直驅永磁電機連接，所述驅動器的輸出端與直驅永磁電機的電源端相連。
[0008]上述橇座的大小及形狀與原注聚泵的平臺一致，這樣，只要事先在橇座上組裝好相應的設備，在安裝時直接將橇座放置在平臺處，并將對應的管線相連即可，不會改動原有基礎、通道、儀表位置、管線等，因此不會長時間中斷油田生產，而且該撬裝式注聚直驅裝置可以大規模提前預組裝，提高了安裝效率。
[0009]在上述撬裝式注聚直驅裝置中，直驅永磁電機采用驅動器控制轉速，直驅永磁電機的轉速可以調到很低，即使在20轉/分鐘時輸出仍然恒定，而普通交流異步電機調速一般不允許調到25赫茲以下，因為轉速過低不僅效率大幅降低，而且輸出轉矩無法保證恒定。直驅永磁電機的低速運行可有效避免“大馬拉小車”問題，使得能耗大幅降低。另外，采用直驅永磁電機低轉速大力矩輸出，比高速旋轉更加安全，因高速轉動和振動導致的設備磨損、機件松動、變形、疲勞失效等故障也會大為降低，高速旋轉帶來的轉動不平衡不復存在，同時因為直接驅動，由皮帶輪大轉動慣量帶來的機械噪聲及振動也不復存在。
[0010]注聚泵與直驅永磁電機通過聯軸器連接，不需要配置減速箱，不但提高了系統的工作效率，也避免了生產中經常出現的諸如更換皮帶輪、改變生產參數和不便管理等問題。同時簡化了傳動環節，效率遠高于皮帶輪減速系統，加上直驅永磁電機本身的高效率，綜合效率更聞。
[0011]進一步地，上述該撬裝式注聚直驅裝置還包括通信模塊、電機電流傳感變送器、總管注聚流量傳感變送器、閥組注聚流量傳感變送器；所述總管注聚流量傳感變送器設于注聚泵的總管入口處，閥組注聚流量傳感變送器設于注聚泵閥組各出口處，所述總管注聚流量傳感變送器的輸出端與驅動器的PID輸入端子相連；所述通信模塊分別與總管注聚流量傳感變送器、電機電流傳感變送器、閥組注聚流量傳感變送器、驅動器相連。
[0012]總管注聚流量傳感變送器可以實時跟蹤檢測管網流量壓力，反饋給驅動器及通信模塊，通過驅動器內嵌的PID功能模塊閉環調節電機轉速，達到管網流量壓力恒定目的。
[0013]電機電流傳感變送器可以實時檢測電機的工作電流，反饋給驅動器及通信模塊，通過驅動器內嵌的PID功能模塊的自動調整，使得驅動器供給直驅永磁電機的電壓/頻率(V/F)保持一定比值，即頻率調整時電壓必須隨之變化，否則直驅永磁電機就會過流甚至燒毀。普通電機因為電感大，電壓變化對電流影響小，而直驅永磁電機因為電感小，所以對電壓特別敏感，如V/F曲線調整不好，即使相差一點，都會嚴重影響其效率。
[0014]通信模塊采集管網流量數據、電機電流參數及驅動器的運行參數，并遠程上傳給中心控制計算機，同時中心控制計算機可以通過通信模塊遠程控制驅動器的工作，確保了無人值守的油田注聚泵站的安全運行。
[0015]進一步地，為擺脫驅動器自置PID程序的控制局限，該撬裝式注聚直驅裝置還包括一個PLC控制器，所述總管注聚流量傳感變送器的輸出端與PLC控制器的模擬輸入端相連，所述PLC控制器的模擬輸出端與驅動器的模擬輸入控制端子相連；所述通信模塊還與PLC控制器相連。用戶可以利用PLC控制器及內置程序對驅動器進行控制，PLC控制器接收總管注聚流量傳感變送器的信號，并根據該信號來向驅動器輸出控制信號，PLC控制器的程序可以自行設定，以提高控制效果。
[0016]進一步地，該撬裝式注聚直驅裝置還包括一個綜合保護器，所述驅動器的電力輸入端與綜合保護器的輸出端相連，所述通信模塊與綜合保護器相連，所述綜合保護器設有過載堵轉、缺相保護功能模塊。通過綜合保護器對驅動器進行三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因素、有功電量的檢測，從而對注聚泵電機的過載堵轉、缺相進行保護。
[0017]具體來說，所述通信模塊包含GPRS數據采集發送器，基于GPRS的無線數據采集監控系統是目前來說比較穩定、先進的無線監控系統，它具有周期短、數據傳輸速率快、監控覆蓋范圍廣、通信費用低、通信服務質量安全可靠等特點，非常適合于油田等遠程數據的采集和傳輸，從而實現對油田注聚泵的遠程監控。
[0018]進一步地，所述該撬裝式注聚直驅裝置還包括一個觸摸屏，所述觸摸屏與驅動器相連，以方便工作人員現場查看及控制驅動器的工作。
[0019]本實用新型的撬裝式注聚直驅裝置安全性好、可靠性高、運行平穩、高效節能、結構緊湊，安裝維修更加方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是傳統的撬裝式注聚直驅裝置的結構示意圖。
[0021]圖2是實施例1的撬裝式注聚直驅裝置的結構示意圖。
[0022]圖3是實施例2的撬裝式注聚直驅裝置的結構原理圖(圖中箭頭為電信號流向)。
[0023]圖4是實施例3的撬裝式注聚直驅裝置的結構原理圖(圖中箭頭為電信號流向)。
[0024]附圖標示:1、注聚泵；2、直驅永磁電機；3、驅動器；4、通信模塊；5、電機電流傳感變送器；6、總管注聚流量傳感變送器；7、綜合保護器；8、觸摸屏；9、聯軸器；10、PLC控制器；11、橇座；12、閥組注聚流量傳感變送器；13、注聚閥。

【具體實施方式】
[0025]下面對照附圖，通過對實施實例的描述，對本實用新型的【具體實施方式】如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作用及工作原理等作進一步的詳細說明。
[0026]實施例1 ;
[0027]如圖2所示，本實施例的撬裝式注聚直驅裝置由橇座11及位于橇座11上的注聚泵1、直驅永磁電機2、驅動器3、聯軸器9構成，所述注聚泵I通過聯軸器9與直驅永磁電機2連接，所述驅動器3的輸出端與直驅永磁電機2的電源端相連。注聚泵I的總管入口處設有總管注聚流量傳感變送器6，注聚泵I的閥組各出口處設有閥組注聚流量傳感變送器12，閥組中還設有注聚閥13。
[0028]上述橇座11的大小及形狀與原注聚站的平臺一致，這樣，只要事先在橇座11上組裝好相應的設備，在安裝時直接將橇座11放置在平臺處，并將對應的管線相連即可，不會改動原有基礎、通道、儀表位置、管線等，因此不會長時間中斷油田生產，而且該撬裝式注聚直驅裝置可以大規模提前預組裝，提高了安裝效率。
[0029]在上述撬裝式注聚直驅裝置中，直驅永磁電機2采用驅動器3控制轉速，直驅永磁電機2的轉速可以調到很低，即使在20轉/分鐘時輸出仍然恒定，而普通交流異步電機調速一般不允許調到25赫茲以下，因為轉速過低不僅效率大幅降低，而且輸出轉矩無法保證恒定。直驅永磁電機2的低速運行可有效避免“大馬拉小車”問題，使得能耗大幅降低。另夕卜，采用直驅永磁電機2低轉速大力矩輸出，比高速旋轉更加安全，因高速轉動和振動導致的設備磨損、機件松動、變形、疲勞失效等故障也會大為降低，高速旋轉帶來的轉動不平衡不復存在，同時因為直接驅動，由皮帶輪大轉動慣量帶來的機械噪聲及振動也不復存在。
[0030]注聚泵I與直驅永磁電機2通過聯軸器9連接，不需要配置減速箱，不但提高了系統的工作效率，也避免了生產中經常出現的諸如更換皮帶輪、改變生產參數和不便管理等問題。同時簡化了傳動環節，效率遠高于原皮帶輪減速系統，加上直驅永磁電機2本身的高效率，綜合效率更高。
[0031]實施例2:
[0032]如圖3所示(圖中未畫出橇座11)，在本實施例中，撬裝式注聚直驅裝置包括橇座11及位于橇座11上的注聚泵1、直驅永磁電機2、驅動器3、聯軸器9、通信模塊4、電機電流傳感變送器5、總管注聚流量傳感變送器6、觸摸屏8、綜合保護器7、閥組注聚流量傳感變送器12 ;總管注聚流量傳感變送器6設于注聚泵I的總管入口處，閥組注聚流量傳感變送器12設于注聚泵I的閥組各出口處；所述注聚泵I與直驅永磁電機2通過聯軸器9連接，所述驅動器3的輸出端與直驅永磁電機2的電源端相連，驅動器3的輸入端與綜合保護器7的輸出端相連；電機電流傳感變送器5的輸入端與直驅永磁電機2的電源端相連，總管注聚流量傳感變送器6的輸出端與驅動器3的PID輸入端子相連；所述通信模塊4分別與電機電流傳感變送器5、總管注聚流量傳感變送器6、驅動器3、綜合保護器7、閥組注聚流量傳感變送器12相連，上述通信模塊4包含有GPRS數據采集發送器。
[0033]觸摸屏8與驅動器3相連，以方便工作人員現場查看及控制驅動器3的工作。
[0034]總管注聚流量傳感變送器6可以實時跟蹤檢測管網流量壓力，反饋給驅動器3及通信模塊4，通過驅動器3內嵌的PID功能模塊閉環調節電機轉速，達到管網流量壓力恒定目的。
[0035]電機電流傳感變送器5可以實時檢測電機的工作電流，反饋給驅動器3及通信模塊4，通過驅動器3內嵌的PID功能模塊的自動調整，使得驅動器3供給直驅永磁電機2的電壓/頻率(V/F)保持一定比值，即頻率調整時電壓必須隨之變化，否則直驅永磁電機2就會過流甚至燒毀。普通電機因為電感大，電壓變化對電流影響小，而直驅永磁電機2因為電感小，所以對電壓特別敏感，如V/F曲線調整不好，即使相差一點，都會嚴重影響其效率。
[0036]綜合保護器7設有過載堵轉、缺相保護模塊。通過綜合保護器7對驅動器3進行三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因素、有功電量的檢測，從而對注聚泵電機的過載堵轉、缺相進行保護。
[0037]通信模塊4采集管網流量數據、電機電流參數及驅動器3的運行參數，并遠程上傳給中心控制計算機，同時中心控制計算機可以通過通信模塊4遠程控制驅動器3的工作，確保了無人值守的油田注聚泵站的安全運行。
[0038]實施例3:
[0039]如圖4所示(圖中未畫出橇座11)，相比于實施例2，為擺脫驅動器3自置PID程序的控制局限，本實施例的撬裝式注聚直驅裝置還包括一個PLC控制器10，總管注聚流量傳感變送器6的輸出端與PLC控制器10的模擬輸入端相連，所述PLC控制器10的模擬輸出端與驅動器3的模擬輸入控制端子相連；所述通信模塊4還與PLC控制器10相連。
[0040]與實施例2相比，在本實施例中，用戶可以利用PLC控制器10及內置程序對驅動器3進行控制，PLC控制器10接收總管注聚流量傳感變送器6的信號，并根據該信號來向驅動器3輸出控制信號，PLC控制器10的程序可以自行設定，以提高控制效果。
【權利要求】
1.一種撬裝式注聚直驅裝置，其特征在于由橇座及位于橇座上的注聚泵、直驅永磁電機、聯軸器、驅動器構成，所述注聚泵通過聯軸器與直驅永磁電機連接，所述驅動器的輸出端與直驅永磁電機的電源端相連。
2.根據權利要求1所述的撬裝式注聚直驅裝置，其特征在于該撬裝式注聚直驅裝置還包括通信模塊、電機電流傳感變送器、總管注聚流量傳感變送器、閥組注聚流量傳感變送器；所述總管注聚流量傳感變送器設于注聚泵的總管入口處，閥組注聚流量傳感變送器設于注聚泵閥組各出口處，所述總管注聚流量傳感變送器的輸出端與驅動器的PID輸入端子相連；所述通信模塊分別與總管注聚流量傳感變送器、電機電流傳感變送器、閥組注聚流量傳感變送器、驅動器相連。
3.根據權利要求2所述的撬裝式注聚直驅裝置，其特征在于該撬裝式注聚直驅裝置還包括一個PLC控制器，所述總管注聚流量傳感變送器的輸出端與PLC控制器的模擬輸入端相連，所述PLC控制器的模擬輸出端與驅動器的模擬輸入控制端子相連；所述通信模塊還與PLC控制器相連。
4.根據權利要求2或3所述的撬裝式注聚直驅裝置，其特征在于該撬裝式注聚直驅裝置還包括一個綜合保護器，所述驅動器的輸入端與綜合保護器的輸出端相連，所述通信模塊與綜合保護器相連，所述綜合保護器設有過載堵轉、缺相保護模塊。
5.根據權利要求2或3所述的撬裝式注聚直驅裝置，其特征在于所述通信模塊含有GPRS數據采集發送器。
6.根據權利要求2或3所述的撬裝式注聚直驅裝置，其特征在于所述該撬裝式注聚直驅裝置還包括一個觸摸屏，所述觸摸屏與驅動器相連。
【文檔編號】F04B49/06GK204152491SQ201420558549
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年9月26日 優先權日:2014年9月26日
【發明者】朱立新, 杜海江, 李明子, 申勇 申請人:深圳市新愛達自動化儀表有限公司