GBF型螺杆泵地面驱动系统设计.pdf

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1、2011年第4O卷石油矿场机械第1期第52页oILFIELDEQUIPMENT2011，40(1)：52～56文章编号：1001-3482(2011)01-0052-05GBF型螺杆泵地面驱动系统设计李伟。孙永兴，蒋淑英(中国石油大学(华东)机电工程学院，山东东营257061)摘要：针对现有GBF型螺杆泵存在的问题，对其地面驱动装置的传动系统和控制系统进行了设计。在传动系统方面，采用无刷直流电机取代传统的三相异步电机，用动态扭矩传感器对螺杆承受扭矩实时监测，并根据实际工况要求设计了减速器。在控制系统方面，整个硬件平台和软件平台采用TI

2、公司高性能的TMS320C2812型DSP作为系统的主控制器，通过调节PWM波占空比实现了电机的无级变速，采用增量式PI对电机闭环控制；通过软件措施实现了电机的软启和软停，并能够预防螺杆泵系统运行过程中可能出现的烧泵和堵转等问题。基于Labview仿真平台对PI参数调节过程进行了仿真研究。关键词：GBF型螺杆泵；地面驱动；无刷直流电机；DSP；PI控制中图分类号：TE933．3文献标识码：ADesignofGroundDriveSystemforGBFScrewPumpMWei，SUNYong—xing，JIANGShu—ying(C

3、ollegeofMechanicalandElectricalEngineering，ChinaUniversityofPetroleum(Huadong)，Dongying257061，China)Abstract：ToovercometheproblemsofthepresentGBFscrewpumps，anewgrounddrivedevicewasdeveloped，includingmotor—drivesystemandcontrolsystem．Inrespectofmotor-drivesys—tem，chooset

4、oadoptBLDCmotorinsteadofthetraditiona1three—phaseasynchronousmotor．andmakeuseofdynamictorquesensetomonitorthetorquevaluesofscrewpumpreal—timelv，andde—signthereduceraccordingtotheparametersoftheelectromotorandtheactua1workingcondi—tion．Inrespectofcontrolsystem，TMS320C281

5、2typeDSPofTIcorporationwasusedasthepri—marycontroller，bychangingthedutycycleofPWMtorealizethestep—lessspeedadjustment，bymeansofincrementtypePIalgorithmtoimplementclose—loopcontroloftherotatingspeed，byuseofsoftwarestrategytoachievethesoft—startandsoft～stop，andtoresolveth

6、eproblemsof“PumpBurning’’and“Locked—rotor”．AsimulationstudyrestingonLabviewwascarriedouttogaintheparametersofPIalgorithm．Keywords：GBF—screwpump；grounddrive；BLDCM；DSP；PIcontrol地面驱动单螺杆泵具有能耗低、结构简单、占地机构，从而增加了可靠性⋯。由于螺杆泵使用过程面积小、可采收高温高粘度高含砂量原油等特点，已中经常需要通过更换电机皮带轮和减速器来调参，成为国际4大人

7、工举升采油技术之一

8、l_。GBF型只能实现几个挡的参数调节，且不具有连续性，造成螺杆泵是在传统地面驱动装置中加入了液压防反转系统的柔顺性比较差；由于启动时螺杆泵的定子和收稿日期：2010—08—02作者简介：李{~(1986一)，男，江苏盐城人，硕士研究生，主要从事采油机械监测和设备相关方向的研究，E—mil：weilip@gmail．corn。第4o卷第1期李伟，等：GBF型螺杆泵地面驱动系统设计转子处于半干摩擦状态，因此启动阻力矩高于正常最大传动扭矩1600N·rn，根据减速器的传动比，运行时所受阻力矩，直接启动电机必然会引起井下

9、完全满足设计要求。由于螺杆泵工作扭矩达到螺杆承受更大的扭矩，造成系统过载；由于井下工况2550N·ITI，且扭矩值不断变化，因此，选用量程为复杂，使得出油量不恒定，并且电机经常受到野外供3000N·m的动态扭矩传感器。电