抽油机井控制电路的研究与应用

抽油机井控制电路的研究与应用摘要游梁式抽油机是目前大庆油田广泛采用的抽油设备，通常由普通交流异步电动机直接拖动，减速箱、曲柄轴带以配重平衡块带动抽油杆驱动抽油泵做固定周期的上下往复运动，将油液举游梁式抽油机是目前大庆油田广泛采用的抽油设备，通常由普通交流异步电动机直接拖动，减速箱、曲柄轴带以配重平衡块带动抽油杆驱动抽油泵做固定周期的上下往复运动，将油液举升到地面。下面介绍抽油机井三相断路保护、延时自起动控制电路。该电路具备三相断路保护功能，而一般的控制电路都是一相或两相断路保护。该电路具备电源停电后来电自动起机功能，并且人为停机没有自起功能。在三相异步电动机每相绕组内部直接埋藏有2个小型温度继电器，以保证当绕组过热后能够迅速断开电源。在还没有电动机保护器的年代，这个电路是非常经典的。1现场实物照片抽油机井三相断路保护、延时自起动控制电路现场实物接线照片如图1所示。2原理图抽油机井三相断路保护、延时自起动控制电路原理图如图2所示。图2中应用到的主要元件型号及元件在电路中的作用如表1所示。3动作详解闭合电源后的电路动作过程:确认抽油机主令开关SA在0;位后，闭合断路器QF，接通主回路电源，此时控制回路经FU1、FU2、FU3导通;在控制电路得电的瞬间中间KA2-1的跳闸线圈。3.1电路的起动与停止3.1.1复位中间继电器KA2按下复位按钮FA，KA2-2S;的合闸线圈回路经1→8→9→11→12→7闭合。因该继电器为保持闭锁式，故当按钮FA松开后，以及在失电的情况下，其常开触点始终保持闭合状态(在跳闸线圈KA2-1P;得电之前一直保持合闸状态)。KA2的常开触点8→13闭合，回路经1→8→13→15→7接通断相保护零压继电器KA3线圈，KA3的常开触点1→2闭合，为接通KM创造条件;KA3的常开触点13→15也闭合，KA3实现自锁;KA3的常闭触点13→14断开，断开延时控制继电器KT线圈回路。同时，KA2的另一常开触点3→4接通，为主接触器KM工作做好准备。此时，接触器KM回路的1→2和3→4均接通，只有起停转换开关SA的→(2→3)处于断开状态。3.1.2起动(1)合上QF，将主令开关SA置于1;运行位置，KA1线圈得电。KA1的常开触点1→8闭合接通，常闭触点9→10断开。2)按下复位按钮FA，回路经1→8→9→11→12→7接通，KA2S;合闸线圈得电，KA2的常开触点8→13、10→7、3→4接通，并闭锁回路1→8→13→15→7，零压继电器KA3线圈得电，其常开触点1→2、13→15闭合，常闭触点13→14、9→11断开。(3)将SA转到1;位，回路1→2→3→4→5接通，KM线圈得电，其常开触点13→15合上，KM主触点接通，电动机起动。3.1.3停止(1)将主令开关SA置于0;停止位置，SA的→端子开路。接触器KM线圈失电，KM主触点断开，电动机按惯性方式停止运行，KM的常开触点1→9和13→15复位断开。(2)与此同时，SA的→(13→15)端子闭合，为下次起动创造条件。3.2线路停电恢复的延时自起动当装置在工作中线路停电又恢复供电时，主令开关SA仍在1;运行位置，其触点13→15是断开的，停电时零压继电器KA3失电，供电后KA3没有通路不能吸合，但供电后KA1吸合，时间继电器KT通过KA3的常闭触点得电，开始延时到达预先整定的时间之后，KT的延时触点动作，接通1→2使KM得电吸合，装置完成延时自起动。KM吸合后，其附助常开触点接通13→15，使零压继电器KA3线圈得电吸合，KA3的13→14断开，13→15闭合，KT线圈失电，其常闭触点断开KT的电源，KT复位，退出运行。当通过操作SA人为停机和开机时，KA3和KA2因自保并不释放，所以延时自起动电路均不起作用。如果停电时将SA置于0;停止位置，来电后再通过SA开机，因SA在停止位时其触点13→15闭合，来电后KA3和KA2吸合，故延时电路也不起作用。总之，延时自起动功能只是在正常运行时线路停电又恢复供电时起作用，人为操作开停机不经过延时。3.3装置中的超高转差率电动机当转矩选择合理时，在运行中可使抽油机供电的功率因数达到0.8以上。为进一步提高功率因数，有的装置配备有补偿电容器。3.4保护原理3.4.1短路保护整个装置的短路保护由用户自备安装在线路中的熔断器和装置中的自动空气断路器QF完成。控制回路电源短路保护由FU1、FU2、FU3完成，可选4A6A的熔体。3.4.2断相保护装置的控制电路采用独特的三相电源取电方法，保证了三相中任意一相电源缺相均不能起动运行。3.4.3绕组过温闭锁保护原理电机绕组过温保护作为电动机总后备保护，不论何种原因致使电机绕组过温时，均能切断电动机的电源，可以有效地防止烧毁电机事故的发生。绕组过温保护由预置在电动机定子绕组端部的六个JW2型温度继电器及相应的电气元件组成。当电机绕组任一部分温度达到130145范围时(动作温度与温升速率有关)，均能切断电源并且闭锁。只有人为按下复位接钮FA，且电机绕组温度已降低到允许范围之内，方可再次起动。3.4.4温度继电器控制原理六个温度继电器WJ1WJ6采用串联接线方式，运行中的电机绕组过温后，埋藏在电机绕组内的温度继电器只要有一个触点断开，温度继电器1→6触点间便断开，KA1失电释放，KA1常闭触点9→10复位闭合，触点1→8断开，回路经1→9→10→7闭合，KA2跳闸线圈得电，KA2的触点3→4断开解除自锁，KM失电使电动机停机。同时，KA2的8→12断开解除自锁，KA1串在1→8间的常开触点保证了只有当电机绕阻温度降低到允许温度之后，温度继电器的触点1→6恢复闭合状态后，才能接通控制电源，电机方可再次起动，防止电机过热状态的再起动。当电机温度降低到允许温度时，绕组过温之后，应对电机和抽油机系统进行检查，查明过温原因，并予以排除之后方可再次起动。因KA2吸合后能通过机械方式自保持，所以只要没有过温情况发生，或过大振动造成KA2误动作，一般情况下的起动、停止无需按下FA按钮。为防止因接触器触点烧死，保护失灵，还采用了二级跳闸，即选用带分励脱扣的低压断路器，过温时在接触器跳闸的同时自动空气断路器同时动作跳闸。4结语三相断路保护、延时自起动控制电路对抽油机进行实时控制，运用中间继电器、温度继电器，达到三相断路保护、延时自起动的功能，使抽油机达到最佳的工作运行状态。该电路避免了抽油机因突然停电无人起机情况的发生，延长了抽油机的运行时率，增加了油井产量，为油田稳产做出积极贡献。