一種新型節能液壓抽油機的控制系統技術方案

一種新型節能液壓抽油機的控制系統，包括液壓控制系統和PLC控制系統兩個模塊。將液壓傳動技術與機械正平衡方法有機結合，采用可編程序控制器PLC作為核心控制組件的控制系統對液壓傳動系統發出指令來自動完成，可將換向時的動能回收利用，尤其是減少了驅動功率。與同型號常軌游梁式抽油機相比，作為整機動力源的電機的功率降低了一個等級，能耗降低30％，節能效果顯著，同時還提高了采油效率。

Control system of a new energy-saving hydraulic pumping unit

The control system of a new energy-saving hydraulic pumping unit includes two modules: hydraulic control system and PLC control system. The mechanical hydraulic transmission technology and positive balance methods are combined with programmable logic controller PLC as the core of the control system to complete the automatic control module sends out the instruction to the hydraulic drive system, the energy recovery during the reverse use, especially to reduce the driving power. With the same type of track beam pumping unit as compared to the power source of the electric power is reduced to a level, the energy consumption decreased by 30%, energy-saving effect is remarkable, but also improves the production efficiency.

【技術實現步驟摘要】
一種新型節能液壓抽油機的控制系統所屬
本專利技術涉及一種新型節能液壓抽油機的控制系統，適用于機械領域。
技術介紹
抽油機是將石油從地下采到地面上的采油設備，在油田得到廣泛應用，其中游梁式純機械抽油機占絕大多數，但隨著井深的不斷增加，以及油井開采經常出現復雜的條件，如高粘、重蠟等導致抽油泵排量降低，為了保證生產，迫使抽油機體積增大，相應地增大了電動機的功率，即增加了能耗，加大了生產成本。因此，抽油機節能增效一直是生產中迫切需要解決的問題。長期以來，人們雖然對抽油機進行了各種各樣的改進，但節能效果并不明顯。
技術實現思路
本專利技術提出了一種新型節能液壓抽油機的控制系統，將液壓傳動技術與機械正平衡方法有機結合，采用可編程序控制器PLC作為核心控制組件的控制系統對液壓傳動系統發出指令來自動完成，可將換向時的動能回收利用，尤其是減少了驅動功率。與同型號常軌游梁式抽油機相比，作為整機動力源的電機的功率降低了一個等級，能耗降低30％，節能效果顯著，同時還提高了采油效率。本專利技術所采用的技術方案是：所述控制系統包括液壓控制系統和PLC控制系統兩個模塊。所述液壓控制系統由游梁、動力油缸、緩沖油缸、單向閥、蓄能器、調速閥、二位二通電磁換向閥、二位四通電磁換向閥、二位四通電磁換向閥、平衡油缸、恒功率變量泵和油箱組成。當新型節能液壓系統抽油機開始工作時，電機啟動泵15，液壓油經二位四通電磁換向閥12進入動力油缸2的無桿腔，給活塞a向上的推力，使游梁1向上擺動，與此同時，二位二通電磁換向閥11電磁鐵1YA通電，進入動力油缸2無桿腔的液壓油在端面B上產生向下的作用力，則B產生位移，使C腔里的液壓油經單向閥6與蓄能器9的液壓油合流經調速閥10、換向閥11、單向閥8、換向閥13進入平衡油缸14的有桿腔使活塞桿向右移動，即拖動配重W'右移。當游梁l上升到最高點時，二位四通電磁換向閥12電磁鐵3YA通電響應換向，泵15排出的液壓油進入動力油缸2的有桿腔，使活塞下行，即游梁l向下擺動，與活塞上行時同理，此時，二位四通電磁換向閥13電磁鐵4YA通電置右位，液壓油進入平衡油缸14的無桿腔，活塞桿拖動W'向左移動。當游梁1下降到最低點時，二位四通電磁換向閥12、13又響應換向，重復游梁1上升時的工作過程，循環往復。所述PLC控制的是一個單體控制小型液壓系統，須控制10個點。選用OMRON的CPM1A系列、電源為AC型CPM1A-20CDR-A的PLC即能滿足其控制要求，它具有結構緊湊、適應性強、性價比高、指令系統功能強大、較快的處理速度和大型PLC的功能等優點。所述PLC控制系統的梯形圖根據液壓系統元件的動作先后順序設計法中的并行序列結構來編寫程序，游梁的上升和下降及配重的左移和右移動作是順序執行的，而且游梁與配重的動作同時進行。首先在計算機上用OMRON公司LSS軟件做仿真模擬、邏輯關系分析，從理論上驗證系統軟件的正確性，然后在實驗室進行實用性試驗；將各個控制點與OMRON的CPMlA型PLC對應的位置相連接，按抽油機工作過程給出指令，試驗硬件的質量及可靠性，檢驗其性能參數。當確定其全部滿足設計要求后，安裝在新型節能液壓系統游梁式抽油機上，進行油田現場的應用性試驗，情況表明，該PLC控制系統工作性能良好，并且相當穩定，達到了設計要求。本專利技術的有益效果是：該新型節能液壓系統游梁式抽油機的PLC控制系統能使游梁的上升、下降和配重的左移、右移動作準確可靠地實現自動化控制，從而將換向時的動能回收利用，達到了節能的目的。與伺服控制系統相比，它具有抗干擾能力強、體積小、造價低等特點。附圖說明下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明。圖1是本專利技術的游梁式抽油機新型節能液壓系統圖。圖2是本專利技術的PLC流程框圖。圖3是本專利技術的梁與配重的工作流程圖。圖4是本專利技術的梯形圖。圖中：1．游梁；2．動力油缸；3．緩沖油缸；4、5、6、7、8．單向閥；9．蓄能器；10．調速閥；11．二位二通電磁換向閥；12．二位四通電磁換向閥；13．二位四通電磁換向閥；14．平衡油缸；15．恒功率變量泵；16．油箱。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步說明。如圖1，液壓控制系統由游梁、動力油缸、緩沖油缸、單向閥、蓄能器、調速閥、二位二通電磁換向閥、二位四通電磁換向閥、二位四通電磁換向閥、平衡油缸、恒功率變量泵和油箱組成。當節能液壓系統抽油機開始工作時，電機啟動泵15，液壓油經二位四通電磁換向閥12進入動力油缸2的無桿腔，給活塞a向上的推力，使游梁1向上擺動，與此同時，二位二通電磁換向閥11電磁鐵1YA通電，進入動力油缸2無桿腔的液壓油在端面B上產生向下的作用力，則B產生位移，使C腔里的液壓油經單向閥6與蓄能器9的液壓油合流經調速閥10、換向閥11、單向閥8、換向閥13進入平衡油缸14的有桿腔使活塞桿向右移動，即拖動配重W'右移。當游梁l上升到最高點時，二位四通電磁換向閥12電磁鐵3YA通電響應換向，泵15排出的液壓油進入動力油缸2的有桿腔，使活塞下行，即游梁l向下擺動，與活塞上行時同理，此時，二位四通電磁換向閥13電磁鐵4YA通電置右位，液壓油進入平衡油缸14的無桿腔，活塞桿拖動W'向左移動。當游梁1下降到最低點時，二位四通電磁換向閥12、13又響應換向，重復游梁1上升時的工作過程，循環往復。如圖2，PLC控制的是一個單體控制小型液壓系統，須控制10個點。選用OMRON的CPM1A系列、電源為AC型CPM1A-20CDR-A的PLC即能滿足其控制要求，它具有結構緊湊、適應性強、性價比高、指令系統功能強大、較快的處理速度和大型PLC的功能等優點。控制系統核心采用的是西門子S7300系列的PLC，主站PLC一方面協調各個從站協同工作，一方面對液壓伺服系統進行控制，從站1和從站2是兩個分布式IO，負責響應操作終端的輸入和傳感器的輸入以及到各執行元件的輸出，上位機和PLC之間通過PROFIBUSPD協議或者MPI協議進行通訊，上位機通過MOXA擴展卡分別和銘牌打印機、報表打印機、稱重儀表相連。如圖3、圖4，PLC控制系統的梯形圖根據液壓系統元件的動作先后順序設計法中的并行序列結構來編寫程序，游梁的上升和下降及配重的左移和右移動作是順序執行的，而且游梁與配重的動作同時進行。首先在計算機上用OMRON公司LSS軟件做仿真模擬、邏輯關系分析，從理論上驗證系統軟件的正確性，然后在實驗室進行實用性試驗；將各個控制點與OMRON的CPMlA型PLC對應的位置相連接，按抽油機工作過程給出指令，試驗硬件的質量及可靠性，檢驗其性能參數。當確定其全部滿足設計要求后，安裝在新型節能液壓系統游梁式抽油機上，進行油田現場的應用性試驗，情況表明，該PLC控制系統工作性能良好，并且相當穩定，達到了設計要求。上位機監控軟件采用BORLAND公司的DEL-PHl6.0而開發的，可以運行在windowsNT/2000/XP操作系統上,系統功能完善，界面友好，穩定可靠，系統采用模塊化、接口化的開放式設計，有較好的可擴展性。上位機監控軟件可以對系統的所有狀態進行實時監控，包括傳感器的狀態、工作狀態，當出現故障，傳感器不能正常工作或者系統通訊不暢時，系統可以對異常情況進行診斷和分析，并提示用戶采取相應的措施。系統需要的參數有本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種新型節能液壓抽油機的控制系統，其特征是：所述控制系統包括液壓控制系統和PLC控制系統兩個模塊。

【技術特征摘要】
1.一種新型節能液壓抽油機的控制系統，其特征是：所述控制系統包括液壓控制系統和PLC控制系統兩個模塊。2.根據權利要求1所述的一種新型節能液壓抽油機的控制系統，其特征是：所述液壓控制系統由游梁、動力油缸、緩沖油缸、單向閥、蓄能器、調...

【專利技術屬性】
技術研發人員：申久祝，
申請(專利權)人：申久祝，
類型：發明
國別省市：遼寧,21