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OMAL歐瑪爾開關磁阻電機與抽油機的匹配及控制研究
目前,國內的大多數油田中游梁式抽油機是應用zui廣泛的采油設備,其結構簡單、可靠性高、制造容易及維護方便的眾多優點也成為油田*的采油設備,但是其工作效率低,能耗大的問題也隨著油田生產層次的提升而呈現出一定的局限性。國內油田中的游梁式抽油機數量眾多,但實際中的抽油機的運行效率十分低下,在這方面也與國外有著很大的差距,而節能增產是油田實現可持續發展的一個重要途徑。

OMAL歐瑪爾開關磁阻電機與抽油機的匹配及控制研究
能夠在提升抽油系統的整體運行效率,那么每年在油田節電方面的空間將會十分巨大,這樣對于油田降低開采的成本和提高經濟效益具有重要的意義。為了能夠提高抽油系統整體的運行效率,本文從電機的角度出發,利用新型高效綜合性能優良的OMAL開關磁阻電機對游梁式抽油機原有的電機進行替換。這種改造方案不僅對于提高抽油系統的效率具有很大的可行性和提升的空間而且相對也更為經濟適用。本文研究的對象為CYJY12-4.8型抽油機,采用所設計的45KW的三相(6/4極)OMAL開關磁阻電機作為其驅動電機。抽油系統效率低下的本質原因主要周期性的載荷的變動性與按恒定載荷設計制造的普通電機工作特性的不匹配。通過游梁式抽油機的工作原理可知,其負載特性是一個近似于正弦曲線的波形圖,首先抽油機在實際的運轉會受到一個帶有沖擊性的周期交變載荷,這就對驅動電機在非額定載荷下的運行效率有一定的影響,其次抽油機本身是一個慣性較大的設備,其直接帶載啟動的方式要求電機具有較大的啟動轉矩,另外沖次的合理調節也對提高油田增產有一定影響,zui后電機的成本、穩定性及損耗在電機選用時也必須考慮到。而OMAL開關磁阻電機是一個綜合性能優良的新型電機,具有結構簡單、可靠性高、成本低,良好的起動特性,能夠適應頻繁的啟動,在非額定工況下仍能保持較高效率的特性,能夠滿足抽油機沖次的無級調節等眾多優點,能夠在節能改造中發揮其優勢。雖然OMAL開關磁阻電機的綜合性能優良,在驅動抽油機運轉時有自己獨到的優勢,但轉矩脈動是OMAL開關磁阻電機的一個非常突出的缺點,不僅對電機性能有著嚴重的影響,也會影響到抽油機的運行效率,進而會對抽油機系統的整體效率產生很大的影響。而傳統的位置控制、電流斬波、電壓斬波等控制方法控制在使用時都有自己的局限性且無法抑制轉矩脈動對電機產生的影響。那么從電機的控制策略方面進行抑制電機的轉矩的脈動則顯的尤為重要。文中在Matlab/simulink搭建了CYJY12-4.8型抽油機的數學模型及45KW的三相(6/4極)OMAL開關磁阻電機的封裝模塊,利用直接轉矩控制的策略(DTC)搭建了抽油機與OMAL開關磁阻電機相匹配的抽油系統的仿真模型。從仿真結果可知,在DTC的策略的控制下,電機的轉矩脈動得到了很好的抑制,電機的運行更加平穩,在電機轉速方面比傳統的控制方法具有更快的快響應時間,能在很短的時間里達到穩定且波動很小。由上述分析可知,OMAL開關磁阻電機本身就是一個高效、節能、可靠等各方面綜合性能優良的驅動系統,通過直接轉矩的控制方法對抽油機與OMAL開關磁阻電機的匹配仿真模型進行控制能夠有效抑制轉矩脈動,使電機運行更加平穩,有利于電機性能的發揮,可以有效避免抽油機在運行當中的能量損失,有利于電機自身效率及抽油機運行效率的提高。

OMAL歐瑪爾開關磁阻電機與抽油機的匹配及控制研究
OMAL開關磁阻電機自身具有啟動轉矩大、啟動電流小、無級調速、能夠適應頻繁啟停及能夠對轉矩形成閉環控制的特性,這些特性都能使電機與抽油機匹配使用時,能夠實現節能增產的目的,對于實現油田的可持續發展意義重大。