1、 摘要摘要 根据测量，油田用抽油机大部分时间在空抽、电机均在轻载状态下运行，电机 效率和功率因数都比较低，造成大量电能浪费。为此，依据铜耗等于铁耗时，电 动机效率、功率因数最高，最省电原理，设计一种抽油机电机自动控制的节能装 置。采用电动机调压装置，基于模糊控制理论，通过主电路中晶闸管的移相控制 调节抽油机电机端电压，进行实时控制。在满足抽油机正常运转的前提下，使电 动机工作在铜耗等于铁耗的状态下，提高抽油机电动机的工作效率和功率因数， 达到节能降耗的目的。该装置在抽油机的整个工作周期中，不改变电动机的转速， 不影响抽油机的采油效率;具有软启动、缺相、过载保护等功能。是油田采油生产 中较为理想
2、的电动机控制装置，具有广泛的推广使用价值。 关键词关键词: :抽油机;电动机;节能;单片机;铜耗;铁耗 ABSTRACT According to statistics,pomping unit in oilfields are working at empty situation with motor running under light load，so make the motor efficiency and power factor too lower,cause a large amount of electric energy wasting.With Fuzzy control
3、 theory and adopting the working voltage of motor the line voltage of pump units motor is a regulated by real time phaseshift control.While meeting the usual running,the working efficiency and power factor are improved，so as to save the electric energy. Moreover, the device will not chang the rotati
4、onal speed of the motor, during the whole work period of pumping the oil，and do not influent the petroleum production efficiency of the oil pumping machine.The device has the functions of starting softly、lacking phase,overload protection and so on.It is the ideal device of motor controling in the oi
5、l field，and has the extensive using value. Keywords:Oil pumping rnachine; Motor; Energy-conservatxan; singlechip microcomputer Copper Losses;Iron Losse I 目 录 第第 1 1 章章 前言前言 1 1 1.1 课题来源 1 1.2 异步电动机的节能措施 1 1.3 国内外抽油机电动机节能技术发展综述 2 1.4 本文所做的主要工作 7 1.4.1 基本思路： “铜耗=铁耗”. 8 1.4.2 节能装置结构. 9 1.4.3 控制回路设计. 9
6、1.4.4 控制系统软件的设计 10 第第 2 2 章章 抽油机的负载特性抽油机的负载特性 1111 第第 3 3 章章 三相异步电动机运行特性分析三相异步电动机运行特性分析 1313 3.1 稳定运行时的三相异步电动机. 13 3.1.1 等效电路及矢量图 13 3.1.2 三相异步电动机的功率关系及损耗分析 . 15 3.1.3 异步电动机的转矩表达式 . 16 3.2 运行条件变化对电动机性能的影响. 18 3.2.1 负载变化对损耗、效率、功率因数和转矩的影响 . 19 3.2.2 电压变化对电动机性能的形响 21 第第 4 4 章章 系统硬件设计系统硬件设计 2525 4.1 概述. 25 4.2 抽油机节能装置主电路. 25 4.3 功率控制电路. 27 4.4 节能装置控制部分 . 29 4.5 采样与检测 . 30 4.5.1 电压、电流采样 30 4.5.2 U与I的相位角检测 . 32 II 4.6 IO 接口 33 4.7 无功功率补偿. 34 4.8 节能装置保护部分. 35 4.8.1 外部线路断相保护 . 36 4.8.2 功率控制元
