石油工業(yè)作為我國經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè),對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要的作用。然而,我國大多數(shù)油田已進(jìn)入開采中后期階段,眾多抽油系統(tǒng)處于輕載或空載狀態(tài),導(dǎo)致電能浪費嚴(yán)重,抽油效率受到影響。針對油田開采過程中能源浪費的問題,本文以開關(guān)磁阻電機為主體,設(shè)計了面向油田節(jié)能的智能抽油控制模塊,實現(xiàn)對抽油系統(tǒng)的自動化、智能化控制,達(dá)到提高工作效益、收益最大化的目的。論文從國內(nèi)外研究現(xiàn)狀入手,在油田手動調(diào)節(jié)開關(guān)磁阻電機抽油機的基礎(chǔ)上,分析抽油機開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)及工作原理,設(shè)計實現(xiàn)了自動調(diào)節(jié)抽油速度的智能抽油控制模塊。智能抽油控制模塊包含中心處理模塊、電流檢測模塊、轉(zhuǎn)速檢測模塊、控制調(diào)節(jié)模塊和狀態(tài)顯示模塊。狀態(tài)顯示模塊借助TFTLCD對整個模塊開發(fā)過程的流程界面進(jìn)行展示,主要包括設(shè)置界面、測試界面、抽油界面等。智能抽油控制模塊依據(jù)油井儲油狀態(tài),綜合抽油過程中影響收益的因素,運用抽油機SRM電流去噪算法和融合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的抽油節(jié)能算法控制電機工作的最佳轉(zhuǎn)速。論文選用12/8極三相開關(guān)磁阻電機,利用keil uVision5開發(fā)平臺作為軟件開發(fā)工具和STM32F103ZET6最小系統(tǒng)的硬件平臺,實現(xiàn)了面向油田節(jié)能的... 

【文章來源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

抽油井工作示意圖

第二章抽油機結(jié)構(gòu)與抽油模塊開發(fā)環(huán)境11油工作完成，再進(jìn)行下一個循環(huán)的開始[46]。一個沖程內(nèi)抽油泵完成一個進(jìn)液和排液的過程，如圖2-3所示。圖2-3沖程示意圖游梁式抽油機是陸地油田長期應(yīng)用的傳統(tǒng)抽油設(shè)備[47]。游梁式抽油機的主要特點：（1）整機結(jié)構(gòu)簡單、操作維護(hù)方便；（2）制造材料耐磨損，抗腐蝕性強，承載能力強；（3）減速器部分特有的設(shè)計結(jié)構(gòu)，使得其處于不間斷工作，使用壽命長；（4）驢頭可采用上翻、上掛或側(cè)轉(zhuǎn)三種形式之一；（5）剎車裝置結(jié)合保險裝置，操作較靈活、安全、穩(wěn)定、噪聲校2.1.3抽油機節(jié)能控制策略游梁式抽油機的節(jié)能技術(shù)可概括為抽油機結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、采用節(jié)能驅(qū)動設(shè)備、使用節(jié)能控制器[48]。（1）間抽控制器油井在開采初期階段井底壓力大，原油在管道壓力逐步遞減的方向移動，開采工作持續(xù)一段時間之后，井底壓力嚴(yán)重不足，此時需要借助外力的作用，主要是通過油井最大開采力的抽油機促使原油采油的這一過程的進(jìn)行，但是在進(jìn)行一段時間的開采工作之后，井底儲油需要更長的時間，此時抽油機頻繁出現(xiàn)“非滿抽”或者“空抽”的現(xiàn)象，處于間歇抽油階段工作或選擇停止抽油機工作狀態(tài)，以避免浪費現(xiàn)象的發(fā)生。處于此階段，由于石油工業(yè)對于節(jié)能的需求，停止抽油機的時間控制變的至關(guān)重要，因此，間抽控制器應(yīng)運而生。發(fā)展初期主要是通過人工判斷出油的量進(jìn)而手動的調(diào)節(jié)抽油機開始、停機的時間，存在浪費大量的人力、物力的現(xiàn)象。隨著油井地質(zhì)的微妙變化，抽油機的啟停時間不在是固定、單一，因此工作人員對間抽控制器的啟停進(jìn)行手動的調(diào)節(jié)，人工控制需要付出高昂的代價，加之需要經(jīng)驗的積累，在很多時候工作人員依然無法較準(zhǔn)確地確定啟停時間，實現(xiàn)間抽采油的最大效率。隨后，油田研究人員發(fā)現(xiàn)將相關(guān)的傳感器

第二章抽油機結(jié)構(gòu)與抽油模塊開發(fā)環(huán)境13圖2-412/8極三相開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)意圖開關(guān)磁阻電機依靠磁阻效應(yīng)工作，其運行原理遵循“磁阻最小原理”，即磁通量始終沿磁阻最小的路徑閉合[52]。在磁場中，某種形狀的鐵芯主軸線存在移動到與磁場軸重合的位置的趨勢。而利用這種趨勢，以定子凸極產(chǎn)生磁場，而轉(zhuǎn)子鐵芯凸極形成多個均勻分布的主軸線，僅僅通過某種方式控制定子產(chǎn)生磁場，轉(zhuǎn)子就總遵循向磁阻最小的方向移動，從而產(chǎn)生電動勢推動電機的持久運行。圖2-4中給出了定子12個磁極A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3、A4、B4、C4的位置安排，其中4個A磁極（4個B、4個C）在圓周上均勻的分布，其上的繞組相互連接成一相繞組。圖中電動機有A、B、C三相繞組，因此又稱為三相開關(guān)磁阻電動機。因此可知，開關(guān)磁阻電動機的幾相繞組決定了開關(guān)磁阻電動機的名稱。開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)以其獨特的優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于塑料機械、礦山機械、油田、機床、造紙機械、風(fēng)機、空氣壓縮機、電動車、風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，尤其是節(jié)能方面在各類電機中綜合效果最好。開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的性能特點：（1）開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)簡單、成本低。在SRM的轉(zhuǎn)子上無任何繞組，沒有其他的阻礙作用，因此可以用于高速情況下的運行；（2）系統(tǒng)可靠性高。開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)子與定子之間相互獨立，當(dāng)其中某一相出現(xiàn)問題時，僅需要停止出現(xiàn)故障的，其他的均可處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)；（3）電路簡單可靠。開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的功率變換器電路中所需要的功率元器件少，最少可以和電機相數(shù)相同，電路結(jié)構(gòu)簡單[53]；（4）峰值扭矩較高，且持續(xù)時間，這是與其他電動機比優(yōu)勢最突出的。2.2.2開關(guān)磁阻電機工作原理在磁場中，某種形狀的鐵芯的主軸線由趨向于移動到與磁場軸重合的位置的趨勢。而利用這種趨?


本文編號：3225429