抽油機(jī)井自啟動(dòng)控制電路研究與應(yīng)用

摘 要：該電路具備三相斷路保護(hù)，而一般的控制電路都是一相或兩相斷路保護(hù)。該電路具有電源停電后來(lái)電自動(dòng)啟機(jī)功能，并且人為停機(jī)沒(méi)有自啟功能。在三相異步電動(dòng)機(jī)每相繞組內(nèi)部直接埋藏有2個(gè)小型溫度繼電器，以保證當(dāng)繞組過(guò)熱后能夠訊速斷開(kāi)電源，在還沒(méi)有電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的年代，這個(gè)電路是非常經(jīng)典的。

關(guān)鍵詞：斷相保護(hù) 延時(shí)自啟 溫度繼電器 中間繼電器

引言：

游梁式抽油機(jī)是目前是大慶油田廣泛采用的抽油設(shè)備，通常由普通交流異步電動(dòng)機(jī)直接拖動(dòng)，減速箱、曲柄軸帶以配重平衡塊帶動(dòng)抽油桿驅(qū)動(dòng)抽油泵做固定周期的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將油液舉升到地面。

一、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物圖 機(jī)采井停電后恢復(fù)供電延時(shí)自啟應(yīng)用電路現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物如圖1-1所示：

二、原理圖

抽油機(jī)井三相斷路保護(hù)、延時(shí)自啟動(dòng)控制電路原理圖如：1-2所示：

三、圖中應(yīng)用元件型號(hào)及元件在電路中的作用：

四、動(dòng)作詳解：

（一）閉合電源后的電路動(dòng)作過(guò)程：

首先確認(rèn)抽油機(jī)主令開(kāi)關(guān)SA在“0”位，然后閉合斷路器QF，接通主回路電源，此時(shí)控制回路經(jīng)FU1、FU2、FU3導(dǎo)通；在控制回路得電的瞬間中間繼電器KA1的線圈經(jīng)FU1→1→WJ1～WJ6→6→7→FU3構(gòu)成回路（埋置在電機(jī)繞組中的六個(gè)溫度繼電器WJ1～WJ6），KA1線圈得電吸合（B相斷路及過(guò)熱保護(hù)繼電器）。其常開(kāi)觸點(diǎn)接通1→8，接通控制電源，同時(shí)其常閉觸點(diǎn)9→10斷開(kāi)，切斷過(guò)溫閉鎖繼電器KA2-1的跳閘線圈。

1.電路的啟動(dòng)與停止：

1）復(fù)位中間繼電器KA2

按下復(fù)位按鈕FA，KA2-2“S”的合閘線圈回路經(jīng)1→8→9→11→12→7號(hào)線閉合，因該繼電器為保持閉鎖式，故當(dāng)按鈕FA松開(kāi)后，以及失電的情況下，其常開(kāi)觸頭始終保持閉合狀態(tài)。一直到跳閘線圈KA2-1“P”得電之前一直保持合閘狀態(tài)。

KA2的常開(kāi)觸點(diǎn)8→13閉合，回路經(jīng)1→8→13→15→7號(hào)線接通斷相保護(hù)零壓繼電器KA3線圈，此時(shí)KA3的1→2閉合，為接通KM創(chuàng)造條件。此時(shí)13→15的常開(kāi)觸頭也閉合，KA3實(shí)現(xiàn)自鎖。KA3的13→14也閉合，斷開(kāi)延時(shí)控制繼電器KT線圈回路。

同時(shí)KA2的另一常開(kāi)接點(diǎn)接通3→4，為主接觸器KM工作做好準(zhǔn)備。

此時(shí)接觸器回路的1→2和3→4均接通，只有啟停轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA的③→④（2→3）處于斷開(kāi)狀態(tài)。

2）啟動(dòng)

①合上QF，將主令開(kāi)關(guān)SA置于“1”運(yùn)行位置. KA1線圈得電。KA1的1→8接通 ，9→10斷開(kāi)

②按下復(fù)位按鈕FA，回路經(jīng)1→8→9→11→12→7接通→KA2“S”合閘線圈得電，KA2的8→13、10→7、3→4接通并閉鎖回路1→8→13→15→7接通，零壓繼電器KA3線圈得電，使13→15閉合，13→14斷開(kāi)，9→11斷開(kāi)，1→2合上。

③將SA轉(zhuǎn)到“1”位，回路1→2→3→4→5接通，KM線圈得電，13→15合上，KM主觸點(diǎn)接通，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)

3）停止

（1）將主令開(kāi)關(guān)SA置于“0”停止位置，SA的②→③端子開(kāi)路。接觸器KM線圈失電，KM主觸頭斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)按慣性運(yùn)行方式停止運(yùn)行，KM的1→9和13→15間的常開(kāi)觸頭復(fù)位斷開(kāi)。

（2）同時(shí)SA的①→②（13→15）端子閉合，為下次啟動(dòng)創(chuàng)造條件。

2.線路停電恢復(fù)的延時(shí)自啟動(dòng)：

當(dāng)裝置在工作中線路停電又恢復(fù)供電時(shí)，由于主令開(kāi)關(guān)SA仍在“1”運(yùn)行位置，其接點(diǎn)13→15是斷開(kāi)的，停電時(shí)零壓繼電器KA3失電，供電后KA3沒(méi)有通路不能吸合，但供電后KA1吸合，時(shí)間繼電器KT通過(guò)KA3的常閉觸點(diǎn)得電，開(kāi)始延時(shí)到達(dá)預(yù)先整定的時(shí)間之后，KT的延時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作，接通1→2使KM得電吸合，裝置完成延時(shí)自啟動(dòng)。

KM吸合后，其附助常開(kāi)接點(diǎn)接通13-15使零壓繼電器KA3線圈得電吸合，KA3的13、14斷開(kāi)，13、15閉合KT線圈失電常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)KT的電源，KT復(fù)位，退出運(yùn)行。

當(dāng)通過(guò)操作SA人為停機(jī)和開(kāi)機(jī)時(shí)，KA3和KA2因自保并不釋放，所以延時(shí)自啟動(dòng)電路均不起作用。

如果停電時(shí)將SA轉(zhuǎn)置“0”停止位置，來(lái)電后再通過(guò)SA開(kāi)機(jī)，因SA在停止位時(shí)其接點(diǎn)13-15閉合，來(lái)電后KA3 KA2吸合，故而延時(shí)電路也不起作用。

總之，延時(shí)自啟動(dòng)功能只是在正常運(yùn)行時(shí)線路停電又恢復(fù)供電時(shí)起作用，人為操作開(kāi)停不經(jīng)過(guò)延時(shí)。

3.裝置中的超高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)：

在運(yùn)行中可使抽油機(jī)供電的功率因數(shù)達(dá)到0.8以上（當(dāng)轉(zhuǎn)矩選擇合理時(shí)），為進(jìn)一步提高功率因數(shù)，有的裝置配備有補(bǔ)償電容器。

4.保護(hù)原理：

1）短路保護(hù)：

整個(gè)裝置的短路保護(hù)由用戶(hù)自備安裝在線路中的熔斷器和裝置中的自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)QF完成。

控制回路電源短路保護(hù)由FU1、FU2、FU3完成，熔體可選4A-6A熔體。

2）斷相保護(hù)：

裝置的控制回路采用獨(dú)特的三相電源取電方法，保證了三相中任意一相電源缺相均不能啟動(dòng)運(yùn)行。

3）繞組過(guò)溫閉鎖保護(hù)原理

電機(jī)繞組過(guò)溫保護(hù)作為電動(dòng)機(jī)總后備保護(hù)，不論因任何致使電機(jī)繞組過(guò)溫時(shí)，均能切斷電動(dòng)機(jī)的電源，可以有效地防止燒毀電機(jī)事故發(fā)生。

繞組過(guò)溫保護(hù)由預(yù)置在電動(dòng)機(jī)定子繞組端部的六只JW2型溫度繼電器及相應(yīng)的電氣原件組成。當(dāng)電機(jī)繞組任一部分溫度達(dá)到130-145°C時(shí)（動(dòng)作溫度與溫升速率有關(guān)）均能切斷電源并且閉鎖。只有人為按下復(fù)位接鈕FA，且電機(jī)繞組溫度已降低到允許范圍之內(nèi)，方可再次啟動(dòng)，控制原理如下：

4）溫度繼電器控制原理

六個(gè)溫度繼電器WJ1-WJ6采用串聯(lián)接線方式，運(yùn)行中的電機(jī)繞組過(guò)溫后，埋藏在電機(jī)繞組內(nèi)的溫度繼電器只要有一個(gè)接點(diǎn)斷開(kāi)，溫度繼電器1→6觸點(diǎn)間便斷開(kāi)，KA1失電釋放，KA1常閉觸點(diǎn)9→10復(fù)位閉合，1→8觸點(diǎn)斷開(kāi)，回路經(jīng)1→9→10→7閉合，KA2跳閘線圈得電，KA2的觸點(diǎn)3→4斷開(kāi)解除自鎖，KM失電使電動(dòng)機(jī)停機(jī)。

同時(shí)KA2的8→12斷開(kāi)解除自鎖，KA1串在1→8間的常開(kāi)觸點(diǎn)保證了只有當(dāng)電機(jī)繞阻駔溫度降低到允許溫度之后，溫度繼電器的接點(diǎn)1→6恢復(fù)閉合狀態(tài)后，才能接通控制電源，方可再行啟動(dòng)，防止電機(jī)過(guò)熱狀態(tài)的再啟動(dòng)。

當(dāng)電機(jī)溫度降低到允許溫度時(shí)，繞組過(guò)溫之后，應(yīng)對(duì)電機(jī)和抽油機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，查明過(guò)溫原因，并予以排除之后方可再次啟動(dòng)。

因KA2吸合后能通過(guò)機(jī)械方式自保持，所以只要沒(méi)有過(guò)溫情況發(fā)生，或過(guò)大振動(dòng)造成KA2誤動(dòng)作，一般情況下的啟動(dòng)停止無(wú)需按下FA按鈕 。

為防止因接觸器觸頭燒死，保護(hù)失靈，還采用了二級(jí)跳閘，即選用帶分勵(lì)脫扣的低壓斷路器，過(guò)溫時(shí)在接觸器跳閘的同時(shí)自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)同時(shí)動(dòng)作跳閘。

結(jié)束語(yǔ)：三相斷路保護(hù)、延時(shí)自啟動(dòng)控制電路對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，運(yùn)用中間繼電器、溫度繼電器，達(dá)到三相斷路保護(hù)、延時(shí)自啟動(dòng)的功能，使抽油機(jī)達(dá)到最佳的工作運(yùn)行狀態(tài)。避免了抽油機(jī)因突然停電無(wú)人啟機(jī)情況的發(fā)生，延長(zhǎng)抽油機(jī)的運(yùn)行時(shí)率，增加了油井產(chǎn)量，為油田穩(wěn)產(chǎn)做出了積極貢獻(xiàn)。

作者簡(jiǎn)介：

姜平，大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠第二油礦生產(chǎn)準(zhǔn)備隊(duì)，維修電工高級(jí)技師，從事電機(jī)控制、節(jié)能方面的工作。

張洪軍，大慶油田有限責(zé)任公司第十采油廠第四油礦朝六聯(lián)合站，維修電工高級(jí)技師，專(zhuān)長(zhǎng)可編程控制器、觸摸屏、組態(tài)軟件、單片機(jī)編程，電子電路設(shè)計(jì)、自動(dòng)化儀表維修維護(hù)，變頻器維修。

王汀，中油電能電力技術(shù)服務(wù)公司，電工高級(jí)技師，專(zhuān)長(zhǎng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化。