專利名稱：抽油機(jī)專用多功率一體化節(jié)能拖動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種為油田上使用的抽油機(jī)提供拖動力的電力 拖動裝置，具體的說是涉及一種抽油機(jī)用能自動調(diào)整輸出功率的節(jié)能 型拖動裝置。
技術(shù)背景:目前油田上所應(yīng)用的有桿抽油機(jī)，多數(shù)為游梁式抽油機(jī)，為了使 抽油機(jī)能夠順利起動和完成抽油工作，這種抽油機(jī)一般在游梁的另一 端都配備有平衡塊，并且按照最大負(fù)荷選配Y系列三相異步電動機(jī)。 當(dāng)起動后正常運(yùn)行時(shí)，由于抽油機(jī)負(fù)荷的特殊性導(dǎo)致負(fù)載率大大下 降，通常運(yùn)行功率僅為裝機(jī)容量的30%左右。也就是說，游梁式抽 油機(jī)大量使用這種常規(guī)Y系列三相異步電動機(jī)以及控制設(shè)備作為拖 動裝置，在抽油機(jī)起抽后必然會產(chǎn)生"大馬拉小車"的結(jié)果，不僅增 高了油田生產(chǎn)成本，而且造成了大量的電能被浪費(fèi)掉。 實(shí)用新型內(nèi)容為了解決游梁式抽油機(jī)使用常規(guī)Y系列三相異步電動機(jī)以及控 制設(shè)備作為拖動裝置導(dǎo)致大量電能被浪費(fèi)掉的問題，本實(shí)用新型提供 一種抽油機(jī)專用多功率一體化節(jié)能拖動裝置，該種裝置在使用過程中 能夠?qū)崿F(xiàn)每次起動時(shí)都是從電動機(jī)的最大功率起動，平穩(wěn)運(yùn)行后，裝 置內(nèi)的單片機(jī)可以實(shí)時(shí)檢測電動機(jī)的工作電流，通過內(nèi)置程序完成一 系列計(jì)算后，發(fā)出指令驅(qū)動電磁機(jī)構(gòu)控制電動機(jī)按照相應(yīng)的功率和轉(zhuǎn) 矩去拖動抽油機(jī)正常工作，使電動機(jī)工作在最高綜合效率區(qū)，從而實(shí) 現(xiàn)電動機(jī)的最佳節(jié)能效果。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是該種抽油機(jī)專用多功率一體化節(jié)能拖 動裝置，包括三相交流異步電動機(jī)和電動機(jī)控制器，所述電動機(jī)控制 器由兩檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)、四檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)、主要由四個(gè)交流接觸器構(gòu)成 的電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)、主要由電流互感器構(gòu)成的電流檢測單元以及單片機(jī) 節(jié)能控制單元組成。其中單片機(jī)節(jié)能控制單元包括一個(gè)單片機(jī)芯片、 一組可接受電流互感器信號后直接輸入單片機(jī)芯片的傳感器以及可 在單片機(jī)芯片控制下的一組常開或常閉觸點(diǎn)，所述傳感器接于單片機(jī)芯片的數(shù)據(jù)輸入端，所述一組常開或常閉觸點(diǎn)接于單片機(jī)芯片的數(shù)據(jù) 輸出端。所述三相交流異步電動機(jī)為多功率輸出電動機(jī)，三相定子繞 組除首、尾兩個(gè)抽頭外，中間繞組部分另外引出3、 4號兩個(gè)新抽頭。 所述1號交流接觸器的主觸點(diǎn)接于三相的首、尾兩個(gè)抽頭之間，連接 規(guī)律為U相的首抽頭對應(yīng)W相的尾抽頭，V相的首抽頭對應(yīng)U相的尾抽頭，W相的首抽頭對應(yīng)V相的尾抽頭。所述2號交流接觸器的 主觸點(diǎn)接于三相的3號、尾兩個(gè)抽頭之間，連接規(guī)律為U相的3號 抽頭對應(yīng)W相的尾抽頭，V相的3號抽頭對應(yīng)U相的尾抽頭，W相 的3號抽頭對應(yīng)V相的尾抽頭。所述3號交流接觸器的主觸點(diǎn)接于 三相的4號、尾兩個(gè)抽頭之間，連接規(guī)律為U相的4號抽頭對應(yīng)W 相的尾抽頭，V相的4號抽頭對應(yīng)U相的尾抽頭，W相的4號抽頭 對應(yīng)V相的尾抽頭。所述4號交流接觸器的三相主觸點(diǎn)的一端作三 相星形聯(lián)接，另一端分別接至W、 U、 V的尾抽頭。所述兩檔位轉(zhuǎn)換 開關(guān)分為手動和自動兩檔，所述四檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)分為高、中、中低、 低四檔。所述兩檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)的自動檔節(jié)點(diǎn)接通由單片機(jī)節(jié)能控制單 元的四個(gè)常開控制節(jié)點(diǎn)、四個(gè)交流接觸器線圈分別構(gòu)成的四條控制電 流回路，其中每條電流回路中串聯(lián)有用于互鎖的其它三個(gè)交流接觸器 的常閉觸點(diǎn)。所述兩檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)的手動檔節(jié)點(diǎn)接通由單片機(jī)節(jié)能控 制單元的過流保護(hù)常閉觸點(diǎn)、四檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)構(gòu)成的電流控制回路， 其中所述四檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)的高、中、中低、低四檔分別接通四個(gè)交流 接觸器線圈的控制回路。本實(shí)用新型具有如下有益效果由于采取上述方案，抽油機(jī)的拖 動裝置由特殊的多功率電動機(jī)以及含有單片機(jī)節(jié)能控制單元的電動 機(jī)控制器構(gòu)成，這樣在工作時(shí)電動機(jī)能有四種不同的功率和轉(zhuǎn)矩，即 在高功率檔時(shí)電機(jī)定子繞組是通常的三角形接法，以保證啟動時(shí)的大 功率要求；在中功率和中低功率檔時(shí)，是延邊三角形接法，只是中功 率檔時(shí)的中間角形是大比例角形，延邊星形是小比例延邊星形接法， 而中低功率檔時(shí)，中間角形是小比例角形，延邊星形是大比例延邊星 形接法；低功率檔時(shí)則是正常的星形接法。電動機(jī)輸出功率的變化在 包含有單片機(jī)節(jié)能控制單元的電動機(jī)控制器的控制下實(shí)現(xiàn)，由此可由電動機(jī)控制器檢測完電動機(jī)電流，通過內(nèi)置程序完成一系列計(jì)算后，發(fā)出指令驅(qū)動電磁機(jī)構(gòu)控制電動機(jī)按照相應(yīng)的功率和轉(zhuǎn)矩去拖動抽 油機(jī)正常工作，根據(jù)抽油機(jī)負(fù)載的變化情況自動調(diào)整輸出功率，從而 使電動機(jī)工作在最高綜合效率區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的最佳節(jié)能效果。

圖l是本實(shí)用新型的組成示意圖。，/圖2是本實(shí)用新型的電氣控制原理fe。圖3是本實(shí)用新型中多功率電動機(jī)定子繞組抽頭示意圖。圖4是本實(shí)用新型中多功率電動機(jī)定子繞組抽頭電氣連接原理圖。圖5是本實(shí)用新型中電動機(jī)控制器單片機(jī)節(jié)能控制單元的電氣 原理圖。圖中A-電動機(jī)控制器，U1-U相首抽頭，VI-V相首抽頭，Wl-W相首抽頭，U2-U相尾抽頭，V2-V相尾抽頭、W2-W相尾抽頭， U3-U相3號抽頭，V3-V相3號抽頭，W3-W相3號抽頭，U4-U 相4號抽頭，V4-V相4號抽頭，W4-W相4號抽頭，KM卜1號交 流接觸器，KM2-2號交流接觸器，KM3-3號交流接觸器，KM4-4 號交流接觸器，SKl-兩檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)，SK2-西檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明由圖1至圖5所示，該種抽油機(jī)專用多功率一體化節(jié)能拖動裝置， 包括三相交流異步電動機(jī)和電動機(jī)控制器A。所述電動機(jī)控制器A 由兩檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)SK1、四檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)SK2、主要由四個(gè)交流接觸 器KM1,KM2,KM3，KM4構(gòu)成的電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)、主要由電流互感器構(gòu) 成的電流檢測單元以及單片機(jī)節(jié)能控制單元組成，其中單片機(jī)節(jié)能控 制單元包括一個(gè)單片機(jī)芯片、 一組可接受電流互感器信號后直接輸入 單片機(jī)芯片的傳感器以及可在單片機(jī)芯片控制下的一組常開或常閉 觸點(diǎn)，所述傳感器接于單片機(jī)芯片的數(shù)據(jù)輸入端，所述一組常開或常 閉觸點(diǎn)接于單片機(jī)芯片的數(shù)據(jù)輸出端。所述三相交流異步電動機(jī)為多 功率輸出電動機(jī)，U、 V、 W相定子繞組除首、尾兩個(gè)抽頭Ul、 VI、 W1，U2、 V2、 W2外，中間繞組部分另外引出3、 4號兩個(gè)新抽 頭U3、 V3、 W3, U4、 V4、 W4;所述1號交流接觸器KM1的主觸 點(diǎn)接于三相的首、尾兩個(gè)抽頭之間，連接規(guī)律為U相的首抽頭U1對的首抽頭VI對應(yīng)U相的尾抽頭U2， W 相的首抽頭Wl對應(yīng)V相的尾抽頭V2。所述2號交流接觸器KM2 的主觸點(diǎn)接于三相的3號、尾兩個(gè)抽頭之間，連接規(guī)律為U相的3 號抽頭U3對應(yīng)W相的尾抽頭W2， V相的3號抽頭V3對應(yīng)U相的 尾抽頭U2， W相的3號抽頭W3對應(yīng)V相的尾抽頭V2。所述3號 交流接觸器KM3的主觸點(diǎn)接于三相的4號、尾兩個(gè)抽頭之間，連接 規(guī)律為U相的4號抽頭U4對應(yīng)W相的尾抽頭W2， V相的4號抽頭 V4對應(yīng)U相的尾抽頭U2， W相的4號抽頭W4對應(yīng)V相的尾抽頭 V2。所述4號交流接觸器KM4的三相主觸點(diǎn)的一端作三相星形聯(lián)接， 另一端分別接至W、 U、 V的尾抽頭W2、 U2、 V2。所述兩檔位轉(zhuǎn)換 開關(guān)SK1分為手動和自動兩檔，所述四檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)SK2分為高、 中、中低、低四檔。所述兩檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)SK1的自動檔節(jié)點(diǎn)接通由 單片機(jī)節(jié)能控制單元的四個(gè)常開控制節(jié)點(diǎn)、四個(gè)交流接觸器 KM1,KM2，KM3，KM4線圈分別構(gòu)成的四條控制電流回路，其中每條 電流回路中串聯(lián)有用于互鎖的其它三個(gè)交流接觸器的常閉觸點(diǎn)。所述 兩檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)SK1的手動檔節(jié)點(diǎn)接通由單片機(jī)節(jié)能控制單元的過 流保護(hù)常閉觸點(diǎn)、四檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)SK2構(gòu)成的電流控制回路，其中 所述四檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)SK2的高、中、中低、低四檔分別接通四個(gè)交 流接觸器KM1，KM2,KM3，KM4線圈的控制回路。圖5是本實(shí)用新型中電動機(jī)控制器單片機(jī)節(jié)能控制單元的電氣 原理圖，同時(shí)也是 一 個(gè)具體實(shí)施例，其中，單片機(jī)選擇 ATMEGA8L-8PI型芯片，這種芯片可以直接連接外接觸點(diǎn)以及接受 來自傳感器的電流信號，非常適用于本實(shí)用新型中使用。圖中的T2、 T3、 T4為TA1906-4型電流互感器，D2、 D3、 D4為單向橋，它們實(shí) 時(shí)檢測拖動抽油機(jī)的電動機(jī)電流然后輸入到ATMEGA8L-8PI型芯片 內(nèi)。ATMEGA8L-8PI型芯片在預(yù)置程序的控制下，確定此時(shí)電動機(jī) 應(yīng)該在何種輸出功率下工作，然后通過數(shù)據(jù)輸出端口輸出控制指令， 從而控制JQX-14/DC12V型繼電器K1、 K2、 K3、 K4的得電與失電， 使得其相應(yīng)的一組常幵觸點(diǎn)閉合，從而控制1號 4號交流接觸器線 圈的得電與失電，實(shí)現(xiàn)自動轉(zhuǎn)換電動機(jī)輸出功率的目的。此外，其中 增加了一個(gè)JQX-14/DC12V型繼電器K5，這個(gè)繼電器是為在電動機(jī)繞組中嵌入的溫控開關(guān)增加的控制繼電器，其采用的是常閉觸點(diǎn)，其 所接入的是兩檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)SKI的手動控制回路，作用在于防止電 動機(jī)定子繞組過熱，更可靠的保護(hù)了電動機(jī)。本實(shí)用新型通過編制程序及增加一些顯示器配置后，具有可靠的 人機(jī)對話功能，可以通過數(shù)碼管顯示出各種相關(guān)參數(shù)，可根據(jù)不同的電動機(jī)工作電流設(shè)定各檔位轉(zhuǎn)換的臨界電流值。從5A到500A的范 圍，都能達(dá)到可靠的轉(zhuǎn)換。本實(shí)用新型不但可以實(shí)現(xiàn)自動轉(zhuǎn)換，還可 以實(shí)現(xiàn)手動轉(zhuǎn)換，此外，由于選取了特殊的轉(zhuǎn)換開關(guān)，在功率轉(zhuǎn)換中 可以做到先斷后合，避免了拉弧和短路現(xiàn)象。
權(quán)利要求1、一種抽油機(jī)專用多功率一體化節(jié)能拖動裝置，包括三相交流異步電動機(jī)和電動機(jī)控制器(A)，其特征在于所述電動機(jī)控制器(A)由兩檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)(SK1)、四檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)(SK2)、主要由四個(gè)交流接觸器(KM1，KM2，KM3，KM4)構(gòu)成的電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)、主要由電流互感器構(gòu)成的電流檢測單元以及單片機(jī)節(jié)能控制單元組成，其中單片機(jī)節(jié)能控制單元包括一個(gè)單片機(jī)芯片、一組可接受電流互感器信號后直接輸入單片機(jī)芯片的傳感器以及可在單片機(jī)芯片控制下的一組常開或常閉觸點(diǎn)，所述傳感器接于單片機(jī)芯片的數(shù)據(jù)輸入端，所述一組常開或常閉觸點(diǎn)接于單片機(jī)芯片的數(shù)據(jù)輸出端；所述三相交流異步電動機(jī)為多功率輸出電動機(jī)，U、V、W相定子繞組除首、尾兩個(gè)抽頭(U1、V1、W1，U2、V2、W2)外，中間繞組部分另外引出3、4號兩個(gè)新抽頭(U3、V3、W3，U4、V4、W4)；所述1號交流接觸器(KM1)的主觸點(diǎn)接于三相的首、尾兩個(gè)抽頭之間，連接規(guī)律為U相的首抽頭(U1)對應(yīng)W相的尾抽頭(W2)，V相的首抽頭(V1)對應(yīng)U相的尾抽頭(U2)，W相的首抽頭(W1)對應(yīng)V相的尾抽頭(V2)；所述2號交流接觸器(KM2)的主觸點(diǎn)接于三相的3號、尾兩個(gè)抽頭之間，連接規(guī)律為U相的3號抽頭(U3)對應(yīng)W相的尾抽頭(W2)，V相的3號抽頭(V3)對應(yīng)U相的尾抽頭(U2)，W相的3號抽頭(W3)對應(yīng)V相的尾抽頭(V2)；所述3號交流接觸器(KM3)的主觸點(diǎn)接于三相的4號、尾兩個(gè)抽頭之間，連接規(guī)律為U相的4號抽頭(U4)對應(yīng)W相的尾抽頭(W2)，V相的4號抽頭(V4)對應(yīng)U相的尾抽頭(U2)，W相的4號抽頭(W4)對應(yīng)V相的尾抽頭(V2)；所述4號交流接觸器(KM4)的三相主觸點(diǎn)的一端作三相星形聯(lián)接，另一端分別接至W、U、V的尾抽頭(W2、U2、V2)；所述兩檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)(SK1)分為手動和自動兩檔，所述四檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)(SK2)分為高、中、中低、低四檔；所述兩檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)(SK1)的自動檔節(jié)點(diǎn)接通由單片機(jī)節(jié)能控制單元的四個(gè)常開控制節(jié)點(diǎn)、 四個(gè)交流接觸器(KM1，KM2，KM3，KM4)線圈分別構(gòu)成的四條控制電流回路，其中每條電流回路中串聯(lián)有用于互鎖的其它三個(gè)交流接觸器的常閉觸點(diǎn)；所述兩檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)(SK1)的手動檔節(jié)點(diǎn)接通由單片機(jī)節(jié)能控制單元的過流保護(hù)常閉觸點(diǎn)、四檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)(SK2)構(gòu)成的電流控制回路，其中所述四檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)(SK2)的高、中、中低、低四檔分別接通四個(gè)交流接觸器(KM1，KM2，KM3，KM4)線圈的控制回路。
專利摘要一種抽油機(jī)專用多功率一體化節(jié)能拖動裝置。主要解決游梁式抽油機(jī)使用常規(guī)Y系列三相異步電動機(jī)以及控制設(shè)備作為拖動裝置導(dǎo)致大量電能被浪費(fèi)掉的問題。其特征在于所述拖動裝置由一個(gè)包含有電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)、主要由電流互感器構(gòu)成的電流檢測單元以及單片機(jī)節(jié)能控制單元的電動機(jī)控制器(A)和一個(gè)定子繞組上作了改動的電動機(jī)組成，其中每相定子繞組在原有繞組基礎(chǔ)上增加了兩個(gè)抽頭，各個(gè)抽頭之間通過電動機(jī)控制器(A)內(nèi)由單片機(jī)控制通斷的四個(gè)交流接觸器的主觸點(diǎn)連接，從而實(shí)現(xiàn)了定子繞組的角形連接、延邊三角形連接和星形連接。該種拖動裝置能夠使電動機(jī)工作在最高綜合效率區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的最佳節(jié)能效果。
文檔編號H02P7/00GK201113876SQ20072017762
公開日2008年9月10日 申請日期2007年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月29日
發(fā)明者孫嘉麟, 孫曉飛 申請人:孫曉飛;孫嘉麟