根据变频控制原理,控制系统必须有控制器以及相应的控制模块,由于抽油设备均在野外工作,基本上处于“无人看管”的工作状态,采用工控机等之类的控制器显然是不合理的,而泓格的嵌入式网络控制器I-7188EX具有PC的一切控制功能,只要将其安装在防雨、防电等场合,便可工作,同时利于现场安装,满足设计要求。为此,围绕I-7188EX控制器,必须有相应的功能模块与之配合才能完成控制任务,为此我们选用了I-7024模拟量输出模块,让其输出的模拟信号作为变频器的输入控制信号,I-7060作为相应控制开关的控制模块、I-7017实时采集输油管路的流量, 由于下庄采油队有12台抽油机,为便于“集中管理、分布式控制”,在小队的控制室安装有一台监视控制计算机,主要用来管理I-7188EX,并且实时记录流量、工作日志、设备运行的健康状态。由于小队的控制室远离采油厂的采油统计中心,因此,巡视人员将定期携带移动式笔记本电脑通过HUB与控制计算机采用TCP/IP协议下载控制计算机的记录参数,然后回采油统计中心将各个采油分队的记录参数汇总、统计,达到了对采油设备工作状态参数的综合测试以及管理的目的。在图1所示的架构图中,I-7188EX与I-7000模块采用RS-485通信、I-7188EX与控制计算机采用TCP/IP通过HUB相连并通信,从而实现了分级控制、分级管理,利于维护、安装、移动和拆卸,是一种比较优良的采油设备控制系统。
采油变频调节过程 变频采油是当滑块下降过程时,经I-7188EX逻辑判定,将控制信号通过I-7024送至变频器,调节变频器的输出频率,让滑块根据井口真空度以及电机所带负荷变速下降,当采油滑块提升时,为防止油锤现象的产生,采油泵的启停将采用联动方式,即三台油泵共一个出口阀门。变频联动方式有变频泵固定方式和变频泵循环方式。变频泵固定方式最多可以控制7台泵,可选择“先开先关”和“先开后关”两种顺序关泵;变频泵循环方式最多可以控制4台泵,系统以“先开先关”的顺序关泵。本系统采用变频泵循环方式,这样,将3口油井的采油泵采用变频联动方式采油,不仅降低了能耗,保护了电机,更为重要是使输油管路的压强恒定,流量恒速,利于计量与管理。
在开采前期,由于储油量大,供液足,为提高功效,我们采用提高转速的方式,让变频器运行至65Hz,频率提高了1/3,,其综合采油率可比工频情况下多采油20%,工效提高了1.2倍,当中期时我们让变频器运行至50Hz,变频器运行在工频情况,其采油量恢复正常状态,由于采用多种控制技术,使采油量在短时间内有较大幅度的提升,同时,维修量大幅度降低,利于设备的节能降耗,降低了采油工的劳动强度,提高了工作效率,并且控制系统可以重复使用,方便拆卸和安装,系统的投入深受胜利油田采油厂的喜爱。