抽油机电气控制系统设计方案

华丰抽油机电气控制系统设计方案系统特点概述：本系统采用开关磁阻调速电机（37kw，1000r/min）做为本次设计方案的动力元件，能达到以下技术要求：整个柜体采用双箱体结构，防护等级达到IP54;柜体内部具有自动加热，散热单元，可以保证系统在环境温度为-30℃~75℃范围内稳定运行;可以实现上下速度在50r/min~额定转速范围内无级调节，作业速度上下可独立调节，点动速度可调节；系统具有三种运行模式：作业，运行，点动，可通过选择开关进行选择；频繁正反转，满足冲次2~20次/min；启动力矩大，过载能力强；具有过载，失载，越位等完善的保护功能；上下冲程调节方便，作业，运行冲程可以独立调节，操作简单；具有远程通讯功能，支持Modbus通讯协议，便于组网；下面针对整个系统的设计进行详细说明：1.本系统长期在野外工作，为了使整个系统能运行可靠，电气柜采用了双箱体结构，在防尘，防雨方面起到了很好的保护作用，同时为了有利于整个系统的散热，在柜体的顶部加装有3个大功率的轴流风机，采用温度开关来控制风机的起停，这样可以延长风机的使用寿命。同时在系统电源入口出加装了避雷器，大大提高了系统安全运行的系数。2.由于本系统有时工作在发电状态，故加装了2只5KW,16欧姆的制动电阻用于发电状态下能量的转换，为了使制动电阻产生的热量能尽快的释放，此方案中把制动电阻单独放置在一个柜体中，这样不会因为电阻的发热而损坏电气元件。3.为了能更简便可靠的调节运行时的冲程和作业时的冲程，本方案中采用了下图中的控制方式：转动盘固定盘挡块修正用开关上限位开关下限位开关下面对其进行说明：1)注意事项：转动盘在使用过程中，即使最大冲程，经过减速后旋转角度也不能超过360°；3个接近开关和挡块之间的距离必须小于10mm，这样才能让接近开关可靠准确的动作；修正用接近开关尽量处于冲程的中间位置，上下限位开关应提供多个安装孔，可以根据现场实际情况进行实际调节。2）接近开关选用：3个接近开关选用欧姆龙E2F-X10E1型，直流3线，NPN，防护等级达到IP68。3）工作原理：因为本系统有3套运行模式：作业，运行，点动，同时作业和运行模式其冲程互不影响，结合下图中的面板图进行说明，当“运行模式”万能旋转开关处于“运行”状态时，同时“冲程调节”钥匙开关处于闭合状态时，可以用“点动上升”确定运行模式下的上冲程点，用“点动下降“确定运行模式下的下冲程点，调节过程中，利用电机的位置编码器产生的脉冲个数（48个/圈）进行确定冲程，当挡块靠近修正开关时，产生信号经程序处理后，对脉冲数进行清零，重新对脉冲记数，松开”点动上升/下降“按纽后，系统自动锁住当前脉冲数，然后关闭”冲程调节“开关，按”上升“或者”下降“按纽，系统将按运行冲程进行往复运动；同理，处于作业模式下的调节原理一样，不同的是运行模式下上下速度通过面板上的电位器进行调节，作业模式下的上下速度通过参数设置进行设定，点动模式下，修正开关和冲程大小不再起作用，如果在运行过程中，由于特殊情况，电机不能有效的换向，挡块将会接近上限位或者下限位开关，系统将掉电保护，上限位或者下限位指示报警灯亮，同时系统发出抱闸信号。4．针对此系统，本方案专门为此设计了操作按纽的功能，下面是面板的布置图：下面对其说明：面板上有5个指示灯，分别是上升运行指使灯，下降运行指示灯，故障指示灯，上限位指示灯，下限位指示灯，其功能可想而知，同时为了方便观察系统的运行状况，还加装了指针式电流表，电压表和显示面板观察窗，通过观察窗可以清楚的了解目前电机运行的转速。2个电位器，可以分别对运行模式下的上升和下降过程中的速度进行无级调速，顺时针旋转增大到额定转速。另外还有电源启动和急停按纽，当系统由于越位保护系统掉电后，如果想重新上电，则必须先一直按着电源启动按纽，运行模式处于点动状态下，用点动退出限位保护状态，直到上限位或者下限位指示灯灭后，方可松开电源启动按纽，此时系统电源保持，当整个系统出现以外情况时，可以直接按下急停按纽，系统掉电，抱闸起作用。5．下面是整个电气系统的结构框图：控制柜转盘脉冲修正信号上限位信号下限位信号操作按纽远程通讯口备用开关磁阻电机6根动力线位置信号线机械负载6．下面是系统的原理图：7．下面是电气柜系统布局图：接触器KM1互感器空气开关QF散热风机控制变压器TC1开关电源U2接触器KM21KA1KA2KA4散热风机M1U3避雷器SRD控制器F1~F2CT1U5U1散热风机M3KA3M2地线UinVinWinUoutVoutWOUT电源进线抱闸用电源PEAC380加热备用BCAU6U7凤凰端子温度继电器BTM1加热单元8．元件明细表见附页。由于抽油机的高可靠性要求，我们在电气元件的选择上本着可靠质量第一的原则进行选取，如空气开关为正泰，接触器为施耐德，中间继电器为欧姆龙，避雷器采用雷迅产品，正是基于每一个元气件的高可靠性，才能保证整个系统的长期稳定运行。以上内容是本系统的设计方案，不妥之处，请指正，双方协商解决。3/21/2008--------抽油机电气系统设计方案设计单位：山东科汇电气股份有限公司设计人：日期：2008-3-21