现实，电费在我国的石油开采成本中占了相当大的比例。所以，石油行业十分重视节约电能。油田的主要生产设备是抽油机，它将石油从地底提升到地面上来，从而完成采油任务，抽油机电动机用电量占油田总用电量的比例很大。目前我国抽油机的保守量在万台以上，电动机装机总容量在，每年耗电量逾百亿。抽油机的运行效率特别低，在我国平均效率为，国外平均水平为，年节能潜力可达几十亿。除了抽油机之外，油田还有大量的注水泵输油泵和潜油泵等设备，总耗电量超过油田总用电量的，可见，石油行业也是推广电机系统节能的重点行业。随着单片机集成度的不断提高，运算速度的不断加快，成本的不断降低，计算机应用技术得到了广泛使用，而半导体功率器件性能不断完善发展，性价比不断提高，大范围推广先进的节能技术的硬件条件已经具备。近年来我国油田采油厂自动化水平在不断提高，特别是西部油田和些新建的采油区块，应用了许多高新技术，基于电力电子技术的抽油机节能控制系统已具备了应用的条件。所以课题研究有重要学术意义和实用价值。目前所存在的问题在抽油机的各种类型中，游梁式抽油机又占主要的地位，它是油田使用最广泛的种举升设备，约占油田人工举升设备的。游梁式抽油机有杆抽油泵全系统的总效率在国内般地区平均只有，先进地区至今也不到。美国的常规型抽油机系统效率较高，但也仅有。系统效率低下，能耗大，耗电就多，因此，节能成为有杆抽油系统的个亟需解决的问题。此外，随着老油田油井的注水开发，油田已经开始进入高含水采油期。不断提高产液量，这是注水开采油田保证原油稳产的必要趋势。这种开采特点要求抽油机的冲程越长越好，使得在役的常规型游梁式抽油机机型偏小，在定程度上已经不能满足长冲程低冲次,生产的要求。抽油机的拖动装置绝大部分是异步电动机，其中交流鼠笼型异步电动机结构简单坚固惯量小运行可靠维修少制造成本低及可应用十恶劣工作环境等优点，使其作为油梁式抽油机动力驱动装置，得到了广泛的应用。在与游梁式抽油机配套的鼠笼型异步电机的使用中，由于起动力矩很大，导致异步电机在许多场合都处于不满负载的状态下工作，从而引起抽油机电机负载率低，功率因数低，浪费电能严重的问题。目前发展情况及节能技术抽油机常用节能技术改进抽油机的结构这种方法主要是通过对抽油机四杆机构的优化设计和改变抽油机平衡方式来改变抽油机曲柄轴净扭矩曲线的形状和大小，减小负扭矩，使扭矩波动平缓，从而减小抽油机的周期载荷系数，提高电动机的工作效率，达到节能的目的。例美国公司研究开发异相型抽油机，其最大扭矩减小，节电美国公司开发的Ⅱ型前置式抽油机，平均节电自世纪年代中后期我国油田使用最多的节能型抽油机是偏置式节能抽油机，该机系统效率提高，单耗下降年由华北油田采油厂开发的双驴头节能抽油机与常规机相比，该机的系统效率提高了，单耗下降。采用节能驱动设备这种方法是从研究电机的特性入手，研究开发新型的电动机，使之与采油井井况相匹配，进而达到提高电动机的效率和功率因数的目的，即采用高转差率电动机转差率设计方法上海海运学院学报郑珍，王海，周渭，张云华型相位差测量系统的设计电子科技，高荣山，丁超在幅相检测系统中的应用今日电子，孙雨萍，张莉，张新荣三相异步电动机降压节能试验分析电机电器,刘玉庆调节异步电动机端电压节能的分析节能，莫红苹，钟彦儒基于铜损等于铁损的异步电动机最佳效率控制西安理工大学学报，周渊深交直流调速系统与仿真中国电力出版社，倪小敏异步电动机空轻载运行的降压节能研究节能技术，李敏，崔爱玉抽油机节能技术的探讨油气电地面工程，王广林，王志杰，王惠峰感应电动机随动功率因数法节电控制的研究节能技术，李秀卿，盛文利异步电动机电子节能器华北电力技术，附录节能系统设计总图输出手动自动操作控制电路主电路黑龙江科技大学图纸名称日期尺寸班级指导老师姓名学号电气王笃亭罗志杰抽油机电动机晶闸管节能控制系统设计总图电流测量电路电压测量电路相位差测量电路直流稳压电源数码管显示电路输出电路晶闸管智能控制模块附录节能设计仿真图黑龙江科技大学图纸名称节能系统仿真图时间尺寸班级电气班指导教师王笃亭姓名罗志杰学号抽油机电动机晶闸管调压节能控制系统设计学生专业电气工程及其自动化学生姓名罗志杰导师姓名王笃亭摘要抽油机电动机起动转矩很大，但是电动机运行过程中多处于轻载状态，电能浪费比较严重，所以研究抽油机电动机节能具有重要意义。电动机处于轻载运行状态时，调节输入端电压使其在能安全带动负载的前提下，自身损耗尽可能小，达到节能的目的。通过查阅文献对当前国内外常用的节能方法进行分析并对其优缺点逐比较，在选定降压节能方法后对降压节能运行给予了理论分析与论证，可知定子电压降低，功率因数和效率都将得到改善。通过仿真和电动机实验对降压节能方案进行验证，为系统设计提供了依据。本文还进行了抽油机电动机调压节能系统的软硬件设计。系统的硬件设计包括晶闸管调压主电路设计和以单片机为核心的控制电路的设计。针对非同步投入带来的危害，设计了相位检测电路。根据仿真实验得到的控制规律和提出的双反馈控制原理进行了系统的软件设计。关键词抽油机节能晶闸管单片机目录摘要第章绪论课题的背景及意义目前所存在的问题目前发展情况及节能技术抽油机常用节能技术抽油机今后的发展方向第章抽油机电动机综述目前抽油机的种类及应用游梁式抽油机无游梁式抽油机抽油机的工作原理及分析抽油机电动机的调压节能本章小结第章抽油机电动机晶闸管节能的仿真与实验调压节能系统的仿真分析仿真模型的建立仿真结果的分析电动机调压节能实验,本章小结第章节能控制系统的设计,节能系统主回路的设计主回路结构晶闸管的阻容吸收电路设计晶闸管过电流保护无功补偿设计操作电路设计相位检测与同相投入同步投入原理相位检测与同步的实现节能系统控制电路的设计方案设计电流检测电路设计输出电路设计数字显示电路的设计节能控制系统软件设计软件设计规律的确定控制器的软件设计本章小结结论致谢参考文献附录附录,第章绪论课题的背景及意义我国的油田多为低渗透的低能低产油田，不像中东的油田那样有很强的自喷能力，大部分油田要靠注水来压油入井，再靠抽油机把油从地层中提升上来。以水换油，以电换油是目前我国油田的现实，电费在我国的石油开采成本中占了相当大的比例。所以，石油行业十分重视节约电能。油田的主要生产设备是抽油机，它将石油从地底提升到地面上来，从而完成采油任务，抽油机电动机用电量占油田总用电量的比例很大。目前我国抽油机的保守量在万台以上，电动机装机总容量在，每年耗电量逾百亿。抽油机的运行效率特别低，在我国平均效率为，国外平均水平为，年节能潜力可达几十亿。除了抽油机之外，油田还有大量的注水泵输油泵和潜油泵等设备，总耗电量超过油田总用电量的，可见，石油行业也是推广电机系统节能的重点行业。随着单片机集成度的不断提高，运算速度的不断加快，成本的不断降低，计算机应用技术得到了广泛使用，而半导体功率器件性能不断完善发展，性价比不断提高，大范围推广先进的节能技术的硬件条件已经具备。近年来我国油田采油厂自动化水平在不断提高，特别是西部油田和些新建的采油区块，应用了许多高新技术，基于电力电子技术的抽油机节能控制系统已具备了应用的条件。所以课题研究有重要学术意义和实用价值。目前所存在的问题在抽油机的各种类型中，游梁式抽油机又占主要的地位，它是油田使用最广泛的种举升设备，约占油田人工举升设备的。游梁式抽油机有杆抽油泵全系统的总效率在国内般地区平均只有，先进地区至今也不到。美国的常规型抽,第章绪论课题的背景及意义我国的油田多为低渗透的低能低产油田，不像中东的油田那样有很强的自喷能力，大部分油田要靠注水来压油入井，再靠抽油机把油从地层中提升上来。以水换油，以电换油是目前我国油田的现实，电费在我国的石油开采成本中占了相当大的比例。所以，石油行业十分重视节约电能。油田的主要生产设备是抽油机，它将石油从地底提升到地面上来，从而完成采油任务，抽油机电动机用电量占油田总用电量的比例很大。目前我国抽油机的保守量在万台以上，电动机装机总容量在，每年耗电量逾百亿。抽油机的运行效率特别低，在我国平均效率为，国外平均水平为，年节能潜力可达几十亿。除了抽油机之外，油田还有大量的注水泵输油泵和潜油泵等设备，总耗电量超过油田总用电量的，可见，石油行业也是推广电机系统节能的重点行业。随着单片机集成度的不断提高，运算速度的不断加快，成本的不断降低，计算机应用技术得到了广泛使用，而半导体功率器件性能不断完善发展，性价比不断提高，大范围推广先进的节能技术的硬件条件已经具备。近年来我国油田采油厂自动化水平在不断提高，特别是西部油田和些新建的采油区块，应用了许多高新技术，基于电力电子技术的抽油机节能控制系统已具备了应用的条件。所以课题研究有重要学术意义和实用价值。目前所存在的问题在抽油机的各种类型中，游梁式抽油机又占主要的地位，它是油田使用最广泛的种举升设备，约占油田人工举升设备的。游梁式抽油机有杆抽油泵全系统的总效率在国内般地区平均只有，先进地区至今也不到。美国的常规型抽油机系统效率较高，但也仅有。系统效率低下，能耗大，耗电就多，因此，节能成为有杆抽油系统的个亟需解决的问题。此外，随着老油田油井的注水开发，油田已经开始进入高含水采油期。不断提高产液量，这是注水开采油田保证原油稳产的必要趋势。这种开采特点要求抽油机的冲程越长越好，使得在役的常规型游梁式抽油机机型偏小，在定程度上已经不能满足长冲程低冲次,生产的要求。抽油机的拖动装置绝大部分是异步电动机，其中交流鼠笼型异步电动机结构简单坚固惯量小运行可靠维修少制造成本低及可应用十恶劣工作环境等优点，使其作为油梁式抽油机动力驱动装置，得到了广泛的应用。在与游梁式