專利名稱：一種補償式油田抽油機節電器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及油田抽油機，更具體地說，涉及一種穩定可靠的補償式油 田抽油機節電器。
背景技術：
一般來說，油詔抽油機馬達的配制是考慮到油井在采油初期，油井里的油
比較稠密，比重較大，抽油機的負載率較高(大于80%),要配制大功率馬達， 隨著采油時間的增長，油井里的油注入了大量的水，油的比重將變小，抽油機 的負載率也將變小。然而，一口油井的正常壽命是幾十年，所以在大部份時間 里，抽油機處于輕載狀態，甚至個別運行階段是空載運行，另一方面抽油機上 行時，載率較高，下行時載率較低，很容易造成馬達配制功率過剩，從而造成 用電浪費。
馬達的用電來自電網，如果原封不動的使用，浪費用電則不可避免。如果 在電網和馬達之間增加一個控制器，則能根據馬達實際用電量的大小，自動控 制電網供電量大小，即需要用多少電供應多少電，從而減小用電浪費，這就是 油田抽油機節電的主要原理。
簡單的說，馬達在輕載時，控制其供電頻率或供電電壓就會使馬達的實際 工作電流比沒裝節電器時變小，這樣工作電流變小，實際的用電量變少，從而 使系統節電。在現有技術上，降低馬達的輕載電流有兩種方法，即變頻和變壓， 其中變壓又有二種方法，即相控和補償調壓。變頻和相控通過改變供電電源的 波形來改變馬達轉數，而補償調壓則是通過改變供電電源的幅度大小來改變馬 達轉速，從而降低馬達工作電流。
然而，采用變頻和相控的方法來降低馬達輕載電流存在如下缺點1、變 頻和相控的方案都要改變輸出電源的波形，對電網系統負作用大，造成附加損耗高，因而綜合節電指標大大下降；2、采用變頻和相控的主回路用的都是電 子元件進行調節，例如三級管和可控硅，這種結構相對來講可靠性低、故障率 高；3、變頻和相控由于其電路本身的原因，其快速性和抗干擾能力差對抽油 機產品的加工穩定性有一定的影響。
實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述采用變頻和相控 降低馬達輕載電流時，需要改變供電電源的波形來改變馬達轉數，從而造成穩 定性和可靠性不高的缺陷，提供一種采用補償調壓技術的穩定可靠的補償式油 田抽油機節電器。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是構造一種補償式油田抽 油機節電器，連接在輸入電源與抽油機馬達之間，包括串聯在所述輸入電源與 馬達之間產生采樣信號的信號反饋單元、與所述信號反饋單元連接并基于所述 采樣信號發出控制勵磁電壓大小的控制信號的控制單元、與所述控制單元連接 受所述控制信號控制的勵磁調壓模塊以及連接在所述輸入電源與馬達之間并 在所述勵磁調壓模塊的控制下調整補償電壓輸出幅度大小的補償電抗器。
在本實用新型所述的補償式油田抽油機節電器中，所述信號反饋單元包括 連接在所述輸入電源與馬達之間產生電流采樣信號并傳送到所述控制單元的 電流互感器CL1以及連接在所述馬達的輸入電源上產生電壓采樣信號并傳送 到所述控制單元的電壓互感器VL1 。
在本實用新型所述的補償式油田抽油機節電器中，所述勵磁調壓模塊包括 與所述控制單元連接受所述控制信號控制的勵磁開關KM1和KM2。
在本實用新型所述的補償式油田抽油機節電器中，所述補償電抗器包括連 接在所述輸入電源與馬達之間并在所述勵磁調壓模塊的控制下調整補償電壓 輸出幅度大小的電抗器PL1、 PL2、 PL3。
在本實用新型所述的補償式油田抽油機節電器中，所述補償式抽油機節電 器進一步包括與所述控制單元連接的輔助模塊。
在本實用新型所述的補償式油田抽油機節電器中，所述輔助模塊設有繼電保護單元和參數顯示單元。
在本實用新型所述的補償式油田抽油機節電器中，所述信號反饋單元、控 制單元、勵磁調壓、補償電抗器及輔助模塊都安裝于一機殼中。
實施本實用新型的補償式油田抽油機節電器，具有以下有益效果1、產 品是典型的綠色電源，由于補償調壓不改變電源輸出波形，因而功率因數高， 對整個供電系統無任何負作用；2、產品可靠性高、故障率低，采用補償調壓 的主回路用的是銅線圈，沒有任何電子元件和開關器件；3、對抽油機的穩定 沒有任何影響，補償調壓技術能做到輸出波形永不斷流，可帶負快速自動調壓； 4、操作相對簡單，電抗調壓需要調整的參數很少，因而補償調壓方案，在抽 油機各個工作階段，節電器都能自動適應；5、補償調壓在單機節電率上比變 頻和相控要低一點，但在全廠電網的綜合節電率上要高一些，而且產品的穩定 性和可靠性無故障工作時間上也要高一些；6、價格低投資回收短，由于補償 節電的主要元件是造價低的電感線圈，因而就節電器的成本來說，補償節電要 比變頻節電更加便宜；7、市電/節電模式的切換方便，萬一節電器出故障時， 用戶可以很方便使系統處于直通狀態，不影響抽油機的生產；8、自帶市電/ 節電計量系統，因而很容易檢測節電器的節電率；9、即節電、又節錢，節電 是節約浪費的電，而電網的浪費始終是有限的，而節約過度又會產生副作用， 影響抽油機的產量和質量，在節電率這一指標上補償調壓方案比變頻和相控方 案低10%到20%,但設備的穩定可靠性要比變頻和相控高，對整個供電電網 副作用小。
下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中 圖1是本實用新型的補償式油田抽油機節電器的系統框圖； 圖2是本實用新型的補償式油田抽油機節電器的電路原理圖。
具體實施方式
為了使本實用新型所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解， 此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。 如圖1所示，為本實用新型的補償式油田抽油機節電器的系統框圖。本實 用新型的節電器連接在輸入電源與抽油機馬達之間，用于在馬達輕載時控制補 償電壓的輸出幅度，以使馬達在輕載時的電流能夠更小，這正是本實用新型的 核心原理。根據本實用新型，本實用新型的補償式抽油機節電器包括串聯在 輸入電源與馬達之間的信號反饋單元2，用于產生采樣信號；與信號反饋單元 2連接的控制單元3，其根據上述采樣信號發出控制勵磁電壓大小的控制信號; 與控制單元3連接受上述控制信號控制的勵磁調壓模塊4;連接在輸入電源與
馬達之間的補償電抗器5，其在勵磁調壓模塊4的控制下調整補償電壓輸出幅 度大小。
此外，本實用新型的補償式抽油機節電器進一步包括與控制單元3連接的 輔助模塊6，其設置有一些相關的繼電保護、系統保護及參數顯示等等。圖中 所示的輸入電源為三相的電源輸入，包括A、 B、 C三路輸入及U、 V、 W三 路輸出。本實用新型針對現有的抽油機，只需從其配電柜的開關下引出7條線 (即上述A、 B、 C、 U、 V、 W及一零線)，然后裝到一個單獨的配電柜(即抽油 機節電器)便可完成系統的節電改造工程，操作起來簡單、可靠且維修方便。 此外，圖1中還示出了一機殼l，上述信號反饋單元2、控制單元3、勵磁調 壓4、補償電抗器5及輔助模塊6都安裝在機殼1中，以便保護主要元件不被 碰壞或損壞。
當抽油機的馬達輕載時，信號反饋單元2對抽油機馬達的電流或電壓進行 采樣。控制單元3基于對電流或電壓的采樣信號發出控制勵磁電壓大小的控制 信號，該控制信號傳輸至勵磁調壓模塊4并對其進行控制。然后，連接在輸入 電源與抽油機馬達之間的補償電抗器5在上述勵磁調壓模塊4的控制下，會對 補償電壓的輸出幅度大小進行調整，以使馬達在輕載時的電流能夠更小。
圖2是本實用新型的補償式油田抽油機節電器的電路原理圖。與圖1所示 的輸入電源相同，圖中所示的輸入電源是三相的電源輸入。所示的信號反饋單 元2包括連接在輸入電源與馬達之間的電流互感器CL1以及連接在馬達的輸入電源上的電壓互感器VL1。圖中所示的電流互感器CL1連接在輸入電源的 A相電源輸入上，用于產生電流采樣信號并傳送到控制單元3。電流互感器 CL1或電壓互感器VL1均采用對工作電流或電壓進行二次采樣的方式，將大 電流或大電壓轉變成標準電壓信號(0-5V)傳送給控制單元3。然后控制單元3 根據上述電流或電壓采樣信號發出控制勵磁電壓大小的控制信號。另外，勵磁 調壓模塊4包括與控制單元3連接并受上述控制信號控制的勵磁開關KM1和 KM2，用于控制補償電抗器5以調整供電電源的補償電壓輸出幅度大小。補 償電抗器5包括連接在輸入電源與馬達之間的電抗器PL1、 PL2、 PL3，分別 連接在供電電源的輸入端A、 B、 C與輸出端U、 V、 W之間，它們在勵磁調 壓模塊4的控制下調整補償電壓輸出幅度大小，進而使馬達在輕載時的電流更 小。
此外，圖中還示出了與控制單元3連接的輔助模塊6，該輔助模塊6中設 有繼電保護單元和參數顯示單元，用于執行一些相關的輔助操作。在此電路中， 為了提高功率因數，在本實用新型的補償式油田抽油機節電器的系統輸出端還 設置有無功補償裝置。
如圖2所示，電流互感器CL1或電壓互感器VL1對抽油機馬達的工作電 流或電壓進行二次采樣，進而通過端口601和602、 701和702將大電流或大 電壓轉變成標準電壓信號(0-5V)傳送給控制單元3。然后，控制單元3根據電 流或電壓采樣信號發出控制勵磁電壓大小的控制信號，該控制信號是從控制單 元3的端口 301和302輸出的，分別對應控制勵磁調壓模塊4的兩個勵磁開關 KM1和KM2。補償電抗器5的電抗器PL1、 PL2、 PL3分別連接在輸入端A、 B、 C與輸出端U、 V、 W之間，在雙勵磁開關KM1和KM2的控制下，分別 對供電電源每一路的補償電壓的輸出幅度大小進行調整，進而減小馬達在輕載 時的電流。
補償式抽油機節電器從實體上講是一個非標配電柜，其根據抽油機型號的 不同，具有不同規格的系列產品。本實用新型的節電器內部由五大塊組成，這 五個組成部分從外形設計和內部調整，從理論計算到實際制造，從制造工藝流 程到產品測試及篩選老化，都有其獨到的技術特點，因而該節電器是一個有著自己本身技術方案和制造特點的產品。在實際使用中，該節電器可以作為一個 獨立配點柜，對舊抽油機進行節電改造，也可以作為一個配套部件，與新生產 的抽油機配套，增加抽油機節電功能。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型， 凡是本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應 包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1、一種補償式油田抽油機節電器，連接在輸入電源與抽油機馬達之間，其特征在于，包括串聯在所述輸入電源與馬達之間產生采樣信號的信號反饋單元(2)、與所述信號反饋單元(2)連接并基于所述采樣信號發出控制勵磁電壓大小的控制信號的控制單元(3)、與所述控制單元(3)連接受所述控制信號控制的勵磁調壓模塊(4)以及連接在所述輸入電源與馬達之間并在所述勵磁調壓模塊(4)的控制下調整補償電壓輸出幅度大小的補償電抗器(5)。
2、 根據權利要求l所述的補償式油田抽油機節電器，其特征在于，所述 信號反饋單元(2)包括連接在所述輸入電源與馬達之間產生電流采樣信號并傳 送到所述控制單元(3)的電流互感器CL1以及連接在所述馬達的輸入電源上產 生電壓采樣信號并傳送到所述控制單元(3)的電壓互感器VL1。
3、 根據權利要求l所述的補償式油田抽油機節電器，其特征在于，所述 勵磁調壓模塊(4)包括與所述控制單元(3)連接受所述控制信號控制的勵磁開關 KM1禾口KM2。
4、 根據權利要求l所述的補償式油田抽油機節電器，其特征在于，所述 補償電抗器(5)包括連接在所述輸入電源與馬達之間并在所述勵磁調壓模塊(4) 的控制下調整補償電壓輸出幅度大小的電抗器PL1、 PL2、 PL3。
5、 根據權利要求l所述的補償式油田抽油機節電器，其特征在于，所述 補償式油田抽油機節電器進一步包括與所述控制單元(3)連接的輔助模塊(6)。
6、 根據權利要求5所述的補償式油田抽油機節電器，其特征在于，所述 輔助模塊(6)設有繼電保護單元和參數顯示單元。
7、 根據權利要求1至6任一項所述的補償式油田抽油機節電器，其特征 在于，所述信號反饋單元(2)、控制單元(3)、勵磁調壓(4)、補償電抗器(5)及輔 助模塊(6)都安裝于一機殼(1)中。
專利摘要本實用新型涉及一種補償式油田抽油機節電器，連接在輸入電源與抽油機馬達之間，包括串聯在所述輸入電源與馬達之間產生采樣信號的信號反饋單元、與所述信號反饋單元連接并基于所述采樣信號發出控制勵磁電壓大小的控制信號的控制單元、與所述控制單元連接受所述控制信號控制的勵磁調壓模塊以及連接在所述輸入電源與馬達之間并在所述勵磁調壓模塊的控制下調整補償電壓輸出幅度大小的補償電抗器。本實用新型針對現有技術的上述采用變頻和相控降低馬達輕載電流時，需要改變供電電源的波形來改變馬達轉數，從而造成穩定性和可靠性不高的缺陷，提供了一種采用補償調壓技術的穩定可靠的補償式油田抽油機節電器。
文檔編號H02P23/02GK201243264SQ200820095119
公開日2009年5月20日 申請日期2008年6月27日 優先權日2008年6月27日
發明者光 馬 申請人:深圳市好多盈節能環保有限公司