螺杆泵专用开关磁阻电机调速系统技术方案

螺杆泵专用开关磁阻电机调速系统，属于油田采油设备控制系统领域。包括壳体内设置的控制器、功率变换器、电动机和传感器，其特征在于：控制器的输出端连接功率变换器的控制端，控制器的输入端连接外部给定；功率变换器的输出端连接电动机，其输入端连接电源；电动机为开关磁阻电机，开关磁阻电机的输出轴连接螺杆泵；位置检测器设置在开关磁阻电机内部，电流检测器和位置检测器的输出端分别连接控制器的输入端。通过分析油田用螺杆泵驱动系统的特点以及对开关磁阻电机的要求，有针对性地对现有SRD进行了整体性一致性改进，瞬时功率大，过载能力强，加速性能好，调速范围宽广。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术提供一种螺杆泵专用开关磁阻电机调速系统，属于油田采油设备控制系统领域。
技术介绍
螺杆泵采油井下举升效率较深井泵高的多，一般螺杆泵泵效为60% 70%，这是由螺杆泵的工作特点决定的。螺杆泵井由于其工作时稳定均匀地进液和向外排液，不存在深井泵的吸入及排出两个过程带来的偶尔迟关、迟开和偶尔漏失现象，也不存在深井泵的单行程供液等系列问题，这些因素是影响泵效的主要原因，因此螺杆泵举升就理论来讲泵效要比深井泵高，这十分有利于井下举升系统效率的提高。螺杆泵转动机构简单，一般为两级减速转动，懂事运动部件的总质量较抽油机低，总的传动效率较高；抽油机举升传动节点多，不但有减速箱的二级减速，还有四连杆传动和驴头运动。抽油机地面传动系统的效率最大为70% 75%，而螺杆泵工作时仅是单向旋转运动，而且转向一致，减速箱结构简单，仅一级皮带传动和一级齿轮传动，机械传动效率高，地面效率一般在88% 92%，远远高于抽油机。目前常规螺杆泵地面驱动系统一般由异步电机、皮带和减速器组成，电机的动力输出轴将电能转换为机械能，并通过皮带和减速器经房卡带动抽油杆，从而带动螺杆泵的转子，实现原油的举升；这样的驱动系统存在调速困难、在高速运转下会发生震动，并且皮带传动速度高容易导致发热量大和磨损加剧，加上减速箱需要经常维护，防反转装置容易损坏自身及设备，整个结构复杂，现场安装作业工序繁琐、效率较低的缺点。采用交流永磁同步电机地面直驱螺杆泵采油装置，由于电机自身特点并减掉了减速装置，有效解决了上述调速困难、维护减速箱的问题，但在存在油田恶劣条件下容易发生退磁现象的问题。
技术实现思路
根据以上现有技术中的不足，本技术要解决的问题是提供一种过载能力强，节电效果显著，调速简单并且范围宽广的螺杆泵专用开关磁阻电机调速系统。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是螺杆泵专用开关磁阻电机调速系统，包括壳体内设置的控制器、功率变换器、电动机和传感器，其特征在于所述的控制器的输出端连接功率变换器的控制端，控制器的输入端连接外部给定；所述的功率变换器的输出端连接电动机，其输入端连接电源；所述的电动机为开关磁阻电机，开关磁阻电机的输出轴连接螺杆泵；所述的传感器包括电流检测器和位置检测器，位置检测器设置在开关磁阻电机内部，电流检测器和位置检测器的输出端分别连接控制器的输入端。外部给定主要包括控制按钮和调速旋钮的输出信号，经过控制器信号处理，输入到电动机驱动器，控制功率变换器的功率输出量，实现控制驱动SRM转速和扭矩，再通过机械传动装置，驱动螺杆泵。其中优选方案是所述的壳体上设置直线排列的电压表、转速表和电流表，电压表、转速表和电流表连接控制器，壳体上控制按钮，控制按钮包括连接控制器的控制输入端的急停按钮、停止按钮、起动按钮和调速旋钮。显示开关磁阻电机运行状态和实现电机的起动、停止、急停和调速功能。所述的调速旋钮包括释放调速旋钮和工作调速旋钮，释放调速旋钮和工作调速旋钮分别连接控制器的输入端。工作调速旋钮是螺杆泵电机转速调节电位器。顺时针旋转，电机工作速度加快；反之，电机工作速度变慢；释放调速旋钮是螺杆泵电机刹车速度调节电位器。顺时针旋转，电机刹车速度加快；反之，电机刹车速度变慢。本技术的螺杆泵专用开关磁阻电机调速系统所具有的有益效果是通过分析油田用螺杆泵驱动系统的特点以及对开关磁阻电机的要求，有针对性地对现有SRD进行了整体性一致性改进，瞬时功率大，过载能力强，加速性能好，调速范围宽广。具体上I、改善了电机在低速转矩的波动问题，功率密度有了较大提高，电机的噪声有所降低；2、通过对开关磁阻电机的软件和控制电路的优化改进，避免了通用开关磁阻电机在换相时，电机转矩波动大，噪声大的缺点；3、低速大力矩，启动电流小的特点；在较宽的调速范围和输出功率范围内，都具有高的整体效率，符合螺杆泵的要求。附图说明图I为本技术的电气原理方框图；图2为本技术的壳体的结构示意图；图3为本技术的控制器原理方框图；其中1、壳体 2、急停按钮 3、工作调速旋钮 4、释放调速旋钮 5、起动按钮6、停止按钮7、电压表8、转速表9、电流表。具体实施方式以下结合附图对本技术的实施例做进一步描述实施例I :如图I所示，本系统包括控制器、功率变换器、电动机和传感器。包括壳体I内设置的控制器、功率变换器、电动机和传感器，其特征在于所述的控制器的输出端连接功率变换器的控制端，控制器的输入端连接外部给定；所述的功率变换器的输出端连接电动机，其输入端连接电源；所述的电动机为开关磁阻电机，开关磁阻电机的输出轴连接螺杆泵；所述的传感器包括电流检测器和位置检测器，位置检测器设置在开关磁阻电机内部，电流检测器和位置检测器的输出端分别连接控制器的输入端。外部给定主要包括控制按钮和调速旋钮的输出信号，经过控制器信号处理，输入到电动机驱动器，控制功率变换器的功率输出量，实现控制驱动SRM转速和扭矩，再通过机械传动装置，驱动螺杆泵。如图2所不,壳体I上设置直线排列的电压表7、转速表8和电流表9,电压表7、转速表8和电流表9连接控制器，壳体I上控制按钮，控制按钮包括连接控制器的控制输入端的急停按钮2、停止按钮6、起动按钮5和调速旋钮。显示开关磁阻电机运行状态和实现电机的起动、停止、急停和调速功能。调速旋钮包括释放调速旋钮4和工作调速旋钮3，释放调速旋钮4和工作调速旋钮3分别连接控制器的输入端。工作调速旋钮3是螺杆泵电机转速调节电位器。顺时针旋转，电机工作速度加快；反之，电机工作速度变慢。释放调速旋钮4是螺杆泵电机刹车速度调节电位器。顺时针旋转，电机刹车速度加快；反之，电机刹车速度变慢。如图3所示，控制器通过单片机、数字/模拟电路以及外围电路设置信号连接的起动及给定电路、给定积分器、速度调节器、电流调节器、脉宽调制电路、电流限幅电路和通电逻辑电路；电流信号经过电流检测器检测以后，输入电流限幅电路进行平稳性处理，再通过通电逻辑电路驱动功率变换器输出；转子与定子的相对位置信号经过位置检测器检测以后，通过测速输入速度调节器进行处理，同时转子与定子的相对位置信号输入通电逻辑电路驱动功率变换器输出；外部给定信号经过起动及给定电路输入，经过给定积分器、速度调节器处理后，输入电流调节器控制输出电流，控制脉宽调制电路输出，同时速度调节器的输出信号输入通电逻辑电路，构成转速电流双闭环系统，驱动功率变换器输出。·其调速系统属于转速电流双闭环系统，通过脉冲宽度调制电路调节加于SRM绕组上的电压和电流，实现调速和稳速的目的。通过逻辑电路改变通电相序改变SRM的转向，并通过改变换相角改变SRM的电动、制动工作状态。电流限幅改善了 SRM的转矩平稳性，实现控制和SRM的安全工作。控制器内还可以设置多种保护和自我诊断功能。由于单片机程序可修改性，可以方便的满足用户在SRM性能等方面的多种需求。通过单片机内部软件和外围控制电路，进行模拟实试验，经过双闭环系统控制，电机扭矩波动大幅度减小，噪声大幅度降低，解决了通用开关磁阻电机的软件和控制电路一般对电机的相电流进行控制，导致开关磁阻电机在换相时，电机转矩出现较大的波动，同时也导致较大的噪声的问题。控制器设置由电压表7、转速表8和电流表9构成的操作显示电路，操作显示电路的输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺杆泵专用开关磁阻电机调速系统，包括壳体（1）内设置的控制器、功率变换器、电动机和传感器，其特征在于：所述的控制器的输出端连接功率变换器的控制端，控制器的输入端连接外部给定；所述的功率变换器的输出端连接电动机，其输入端连接电源；所述的电动机为开关磁阻电机，开关磁阻电机的输出轴连接螺杆泵；所述的传感器包括电流检测器和位置检测器，位置检测器设置在开关磁阻电机内部，电流检测器和位置检测器的输出端分别连接控制器的输入端。

【技术特征摘要】
1.一种螺杆泵专用开关磁阻电机调速系统，包括壳体(I)内设置的控制器、功率变换器、电动机和传感器，其特征在于 所述的控制器的输出端连接功率变换器的控制端，控制器的输入端连接外部给定； 所述的功率变换器的输出端连接电动机，其输入端连接电源； 所述的电动机为开关磁阻电机，开关磁阻电机的输出轴连接螺杆泵； 所述的传感器包括电流检测器和位置检测器，位置检测器设置在开关磁阻电机内部，电流检测器和位置检测器的输出端分别连接控制器的输入端。2.根据权利要求I所述的螺杆泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭源生，李明贤，董义鹏，杨建伟，李彦，
申请(专利权)人：郭源生，李明贤，董义鹏，杨建伟，李彦，
类型：实用新型
国别省市：