永磁电机直驱螺杆泵井杆柱反转能量吸收技术

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1、２０１６年第４５卷石油矿场机械第４期第１页犗犐犔犉犐犈犔犇犈犙犝犐犘犕犈犖犜２０１６，４５（４）：１４文章编号：１００１３４８２（２０１６）０４０００１０４永磁电机直驱螺杆泵井杆柱反转能量吸收技术王帅ａ，张炳义ａ，刘利军ｂ，冯桂宏ａ（沈阳工业大学ａ电气工程学院；ｂ机械工程学院，沈阳１１０８７０）摘要：针对永磁电机直驱螺杆泵井在突然断电的情况下，抽油杆贮存的弹性势能驱动永磁电机高速反转，并导致抽油

2、杆脱断和驱动头零部件飞逸等问题，提出一种永磁电机直驱螺杆泵井杆柱反转能量吸收技术。该技术基于能耗制动原理，利用永磁电机反转发出的电能作为控制电源，根据转速反馈信号，通过调节ＰＷＭ斩波调阻电路的占空比改变制动电阻阻值，保证在反转速度恒定条件下，实现电机输出制动转矩随反转势能的变化而自动调节的目的，使反转能量低速、柔性释放。通过试验与在井运行的方式验证了该技术的有效性。关键词：永磁电机；直驱螺杆泵井；杆柱反转；能量吸收；ＰＷＭ斩波调阻中图分类号：ＴＥ９３１．２文献标识码：Ａ犱狅犻：１０．３９６９／ｊ．ｉｓ

3、ｓｎ．１００１３４８２．２０１６．０４．００１犚狅犱犛狋狉犻狀犵犅犪犮犽狊狆犻狀犈狀犲狉犵狔犆狅狀狊狌犿犲犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔犳狅狉犛狌狉犳犪犮犲犇犻狉犲犮狋犱狉犻狏犲犛犮狉犲狑犘狌犿狆犠犲犾犾ａ，ＺＨＡＮＧＢｉｎｇｙｉａ，ＬＩＵＬｉｊｕｎｂ，ＦＥＮＧＧｕｉｈｏｎｇａＷＡＮＧＳｈｕａｉ（犪．犛犮犺狅狅犾狅犳犈犾犲犮狋狉犻犮犪犾犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵；犫．犛犮犺狅狅犾狅犳犕犲犮犺犪狀犻犮犪犾犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵，犛犺犲狀狔犪狀犵犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犛犺犲狀狔犪狀犵１１０８

4、７０，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ａｓｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ（ＰＭＳＭ）ｄｉｒｅｃｔｄｒｉｖｅｓｃｒｅｗｐｕｍｐｗｅｌｌｌｏｓｔｐｏｗｅｒａｎｄｅｌａｓｔｉｃｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒｅｄｉｎｒｏｄｄｒｉｖｅｒｏｄｓｔｒｉｎｇａｎｄＰＭＳＭｒｏｔａｔｅｄｉｎｈｉｇｈｓｐｅｅｄｃａｕｓｉｎｇｒｏｄｂｒｅａｋｏｆｆｏｒｓｅｒｉｏｕｓｄａｍａｇｅｔｏｄｒｉｖｅｈｅａｄ，ａｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｈｉｃｈｃｏｎｔｒｏｌｓＰＭＳＭｒｏｔａｔｉｎｇａｔｌｏｗｓｐｅｅｄｗ

5、ａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｏｃｏｎｓｕｍｅｂａｃｋｓｐｉｎｅｎｅｒｇｙ．Ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｐｐｌｉｅｄｄｙｎａｍｉｃｂｒａｋｉｎｇｍｅｔｈｏｄｔｏｒｅｌｅａｓｅｔｈｅｂａｃｋｓｐｉｎｅｎｅｒｇｙｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓｕｐｐｌｙｐｏｗｅｒｔｏｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．ＢｙｕｓｉｎｇＰＷＭｃｈｏｐｐｅｒａｄｊｕｓｔａｂｌｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｂｒａｋｉｎｇｔｏｒｑｕｅｃａｎｂｅｃｈａｎｇｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｆｅｅｄｂａｃｋｏｆｓｐｅｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｌ

6、ｅａｓｅｔｈｅｅｎｅｒｇｙｓｌｏｗａｎｄｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ；ｓｕｒｆａｃｅｄｉｒｅｃｔｄｒｉｖｅｓｃｒｅｗｐｕｍｐｗｅｌｌ；ｒｏｄｓｔｒｉｎｇｂａｃｋｓｐｉｎ；ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｅ；ＰＷＭｃｈｏｐｐｅｒａｄｊｕｓｔａｂｌｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ［１

7、２］永磁电机直驱螺杆泵采油是近年兴起的一种新好、节能环保等优点，应用前景广阔。该装置采型螺杆泵驱动系统，与传统的异步电动机配合减速用位于地面的永磁电机直接驱动抽油杆旋转并带动机的驱动结构相比，具有传动效率高、运转稳定性井下泵工作，由于传动距离过长，抽油杆会发生弹性收稿日期：２０１５１２０８基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）（２０１２ＡＡ０６１３０３）；国家自然科学基金项目（５１１７７１０６）作者简介：王帅（１９８１），男，辽宁海城人，博士研究生，研究方向为特种电机及其控制技术，Ｅ

8、ｍａｉｌ：１８６９８８４９２７８＠１２６．ｃｏｍ。·２·石油矿场机械２０１６年４月扭转形变，并贮存大量弹性势能。当电机突然断电１螺杆泵井反转原因分析时，抽油杆的弹性势能迅速释放，转化为抽油杆与永磁电机反向旋转的动能，驱动电机高速反转。若井抽油杆受到电机转矩作用扭转形变，且贮存弹下未安装防倒流开关，油管中的油液在油套压差、油性应变势能犠，当停井时，永磁直驱电