基于Simulink的抽油閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真

??386??石油天然氣學報(江漢石油學院學報)??2009年8月??第31卷??第4期

??31??No??4JournalofOilandGasTechnology(J??JPI)??Aug??2009??Vol

基于Simulink的抽油閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真

????李靜文,于佐軍??(中國石油大學(華東)信息與控制工程學院,山東東營257061)

[摘要]在抽油系統(tǒng)中常存在??大馬拉小車??的現(xiàn)象,造成能源浪費。使用變頻調(diào)速技術,動態(tài)調(diào)節(jié)電機

轉速,使其根據(jù)抽油機負載而變化,通過控制電機轉速來控制抽油系統(tǒng);分別使用PID和模糊PID控制

算法,在Simulink中進行仿真研究,取得了良好的控制效果。

[關鍵詞]抽油機;變頻調(diào)速;模糊PID控制

[中圖分類號]TE931??2;TE933[文獻標識碼]A????[文章編號]1000??9752(2009)04??0386??03

游梁式抽油機是石油行業(yè)中普遍使用的采油設備,對其進行節(jié)能改造應從2個方面入手:一是從電動機本身考慮,提高電動機效率和負荷率,從而提高運行效率和功率因數(shù);二是從系統(tǒng)考慮,就是改變電動機的機械特征,使機、桿、泵整個系統(tǒng)達到較好的配合,提高系統(tǒng)效率。實踐證明,變頻調(diào)速技術提高自動化程度,節(jié)能顯著,在抽油系統(tǒng)中應用極為廣泛,而目前抽油機變頻智能控制裝置基本上是開環(huán)控制[2]。為此,筆者通過控制電機轉速來實現(xiàn)對抽油系統(tǒng)的閉環(huán)控制,提高自動化程度,使電機轉速跟隨抽油機負載變化而調(diào)節(jié),解決??大馬拉小車??的狀況。[1]

1??抽油系統(tǒng)閉環(huán)控制原理

抽油系統(tǒng)的總體控制策略是根據(jù)電動機輸出功率和泵充滿度的關系來控制抽油機系統(tǒng)。電動機輸出功率與泵充滿度有著密切的關系[3]。在沖次一定的情況下,電機輸出功率與泵充滿度成正比,泵在某一充滿度時電動機輸出功率與沖次有關,在同一井況下,沖次越低,電動機輸出功率越小。抽油機沖次也是通過電機轉速控制的,電動機的輸出功率也與電機轉速有關,因此,整個控制策略歸根到底就是對電機的轉速進行控制,將泵充滿度進行反饋,若反饋信號大于設定值,就提高電動機輸出功率,增加沖次,提高電機轉速;反之,

就減少電機轉速。

抽油系統(tǒng)閉環(huán)控制框圖如圖1所示,

利用電機轉速與輸入電壓之間的線性關系

來控制電機運轉。設計控制器,控制器輸

出信號給變頻器,帶動電機運轉,電機轉

速通過編碼器檢測反饋到控制器,組成閉

環(huán)控制系統(tǒng),使電機速度能夠隨負載的變

化調(diào)節(jié),從而使抽油機的輸出功率與負載

達到最佳的匹配。????圖1??抽油系統(tǒng)閉環(huán)控制原理框圖

2??抽油控制系統(tǒng)的設計

2??1??抽油系統(tǒng)數(shù)學模型的建立

抽油機作為異步三相電動機的負載,其影響參數(shù)[4,5]是抽油機的曲柄扭矩:

??

??[收稿日期]2009??05??12[作者簡介]李靜文(1984??),女,2006年大學畢業(yè),碩士生,現(xiàn)主要從事工業(yè)過程仿真控制技術方面的研究工作。

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