英威腾Goodrive35系列变频器在油田塔式抽油机上的应用.docx

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1、英威腾Goodrive35系列变频器在油田塔式抽油机上的应用英威腾Goodrive35系列变频器在油田塔式抽油机上的应用技术支持部导语：采用永磁同步电机直接驱动的抽油机为抽油机开展的一个方向。Goodrive35塔式机专用变频器的成功应用，表达出其优异的驱动才能及矢量控制特性，大大提升了抽油机的效率。一、引言作为近几年来迅速开展的一种节能、高效的新型机械采油设备，塔式机比游梁式抽油机节电综合率高30%。但目前油井上普遍使用的异步驱动的游梁式抽油机，仍存在系统冗余、电机效率不高、功率因数低等缺陷。因此，在节能减排要求越来越高的性况下，寻找更环保、更节能的驱动装置成为了重中之重，而Goodrive

2、35变频器与永磁同步电机一起构成的直驱式抽油机驱动系统便是其不错的选择。该系统相对于使用沟通异步电机作为驱动装置，降低了抽油机系统的工作损耗，提升了抽油的工作效率。二、应用环境分析塔式抽油机系统组成塔式抽油机由动力传动系统、控制系统、机架及挪动装置、平衡箱，平衡箱平安刹车系统，适用于普通油井的采油作业，尤其适用于长冲程、低冲次的采油工况使用。塔式抽油机构造如图1。该系统核心在于永磁同步电动机。永磁同步电机具有低速启动力矩大、宽调速、高效率和稳态转速误差小等特点。可以通过匹配Goodrive35系列实现平滑调速，在额定电压下，转速在0-250r/min之间可调。电况动机的励磁;于永磁体，使功率因

3、素达0.98以上。塔式抽油机负载特性塔式抽油机所带为恒转矩性质负载，启动时需要超过额定转矩值的转矩。工作状态与电梯工作比拟接近，分上升和下降两个经过，支持悬停，对变频器转矩控制特性要求较高，由于永磁同步电机特性决定，在塔式抽油机配重不平衡时会出现能量回馈，因此需要通过反应装置反送给电网或消耗在制动电阻上，以防止母线电压过冲。本文仅以某油田一个14kW电机使用现场的要求为例进展讲明，详细要求有如下：客户提供的电机参数见表1。变频器需完成快速启停控制，一路4-20mA模拟量输出；表1：15kW永磁同步电机参数电机满载情况下最高输出转速达187转/分；输出电压稳定，输出电流波形为正弦波。三、系统方案

4、3.1英威腾Goodrive35系列变频器性能介绍高级矢量控制形式，Goodrive35变频器支持两种矢量控制形式，其中矢量控制形式0基于高性能32位DSP硬件平台，新型全程三相调制控制技术及精准参数静态自学习才能，可以实现优异控制效果，无论在加减速时间、力矩、转矩动态响应速度、运行电流、电机噪声、稳速精度等方面均有出色表现，对变频电机拥有优异的控制性能。标配内置C3滤波器，有效滤除电源输入侧高次谐波，有效防止变频器整流经过中产生谐波干扰控制局部及弱电信号，保证系统工作稳定可靠。环境适应才能强，完全独立风道设计加法兰安装形式可大幅进步抗击油污、粉尘及湿热等恶劣环境，有效降低变频故障率，延长使用

5、寿命。Goodrive35变频器钣金件选用热浸镀锌板结合拉铆式固定方案，大大进步其EMC性能及抗腐蚀才能。过载才能强，优异电流限幅特性，可有效降低变频过载、过流保护，最大限度保障消费连续性。优越的AVR功能，超强电网适应性，可用于电网长期偏低或者电网波动等电源恶劣场合，保障输出电压、电流、速度稳定性。针对Goodrive35变频器，深圳市英威腾电气股份有限公司特提供24个月免费保修效劳，全球效劳网络覆盖，可有效解决客户后顾之忧。变频器内部集成塔式抽油机专用工艺控制逻辑，结合人机界面，转换成抽油机操控语言；支持自动往复运动及间抽功能；自动检测皮带打滑并修正累积偏向；冲程及冲次灵敏可调；灵敏手动修

6、井操控形式。3.2变频器选择采用永磁同步电机带动的螺杆式抽油机需要超过额定转矩的启动转矩，要实现迅速的启停控制，对控制精度的要求也较高，必须选用矢量控制型变频器。Goodrive35系列变频器是一款用来控制异步沟通感应电机和永磁同步电机的变频器，能很好知足其性能要求。该变频器在同步电机控制下具有以下技术特点:起动转矩：无PG矢量控制2.5Hz/150%SVC过载才能：150%额定电流60s，180%额定电流10s，200%额定电流1s调速比：无PG矢量控制1：20速度控制精度：无PG矢量控制：0.2%最高速度。3.2控制实现对于15kW的多级永磁同步电机，充分考虑其启动及运行时的转矩要求，可以

7、为其放大两档选配变频器，选配的型号为GD35-022-4。螺杆式抽油机需知足快速启停，有效制动，这样变频器的制动单元应有较大的制动电流，缩短制动经过。客户可选用DBU-055-4的制动单元，制动电阻大小为13.6/9600W。整个变频驱动系统的电气接线如图2所示。图2系统电气接线图四、详细使用效果整个系统对信号的收集方面比拟简洁，因此接线特别方便。Goodrive35系列变频器在矢量控制上性能优异，只需简单的自学习就能到达对永磁同步电机的准确控制，这样整个调试经过也变得比拟轻松。系统接线如图3所示变频器从S1承受启动信号、S2接收停机信号、AO2输出4-20MA的模拟量信号，进而在频率表上显示

8、运行频率。系统调试首先，上电前检查接线，确认无误后上电；第一步P0.18为1，参数复位。第二步设置变频参数P0.0为0，P2.00为1同步机形式，设置电机参数。第三步：变频器开环低速、高速运行，查看电机转速及电流是否平稳，电机运行是否正常，如不正常可适当调速P3组参数：第四步：设置P0.00为3闭环矢量形式，设置编码器参数。第五步：验证安装及设置是否正确。电机停顿时，观查P18.21旋变角度值应该不波动或者波动非常小，假如波动很大请检查接线及接地，确认是否是编码器受干扰。缓慢旋转电机，P18.21应该缓慢变化，表蝗编码器接线正确；旋转多圈后P18.02值应该一直不变，且不为0，这说明编码器Z信

9、号正确。第六步磁极初始位置学习。建议选择P20.11选择为1旋转学习。运行经过中假如出现ENC10,ENC1D故障，可能是编码器方向与电机方向不一致，设置P20,02为1，编码器反向。再进展自学习。第七步：上下速运行，测试变频器性能。变频器在运行中电流应该比开环是小，且应该比拟稳定，假如波动较大，在变频器运行中查看P18.21，看旋变角度是否变化连续，假如有较大的跳动，可能是编码器受干扰，检查编码器走线及接地。假如变化平稳，可调速P3组参数。变频器参数设置变频器局部关键参数见表2。本系统变频用具有短路、过载、过压、缺相、失速等多种保护和故障输出功能，能有效保证系统平安高效的运行。五、客户评价通过在长时间的运行观察和一线员工的反应，由Goodrive35塔式机变用频器驱动性能良好，可很好的替换国外同类产品。六、完毕语随着控制技术的开展，电机的制造向着专业化、自动化方向开展。变频器作为塔式抽油机的动力驱动设备，以其高效、低噪声、大启动转矩、高可靠性、良好的调速性能、免维护等优越性在油气消费中有着良好的应用前景。参考文献： 1（Goodrive35变频器产品讲明书）深圳市英威腾股份有限公司