抽油机电机保护与自启动控制器设计

摘要：针对采油厂抽油机实际运行中容易出现的故障,能够实现对抽油机电机的保护和自启动控制,具有很好的经济效益与应用前景。

0 引言
 抽油机是油田中基础、常见的设备,被采油厂大规模的使用,但由于雷击、负荷不平衡需要人工去重启和维修。由于分布分散,距离中心站远,人工重启与维修比较费时、费力,不仅影响生产而且维修成本也比较高。鉴于此种情况,设计一款具有保护和重启功能的控制器具有很大的实际意义。

1设计方案与工作原理
 本控制器采用以STC15F204EA为核心的单片机控制系统,由电源、报警、启动、暂停及检测等单元组成。图1为系统结构框图。

图1 整体结构框图

 控制器通过检测单元实时监视抽油机的工作状态,当发生电网波动、雷击、人为损坏等情况,造成抽油机工作不正常时,通过检测比较三相电机的工作电流,来判断电机是否缺相或过载,如有缺相或过载情况发生,则使电机停止运行,从而起到保护电机的作用。

2 硬件系统设计
2.1 系统电源设计
 控制器的工作电源是2 2 0 V 、5 0 H z 交流电, 但主控芯片STC15F204EA单片机、键盘电路、LED等,需要提供+5V电压;

图2 系统电源电路

2.2 报警电路设计
 图3为电网断电又恢复供电后,重新开机的预警装置,三极管Q1为NPN型三极管。

图3 报警电路

2.3 启动暂停电路设计
 如图4所示,图中所表示的为来电启动电路和故障暂停电路。

图4 启动暂停电路

 暂停电路原理与启动电路相同,电机转动出现故障后,继电器把常闭开关断开,使电路断路,暂停整个系统的运行。

2.4 检测电路设计
 检测电路用来检测三相电机工作电流,判断整个三相电源电路中是否产生缺相,并能检测出电机是否过载。

2.5 键盘指示灯设计

图5为控制器的键盘指示灯电路。

                                                               图5 键盘指示灯电路

说明：“√"表示具备，“■"表示可选。

5结束语
  简单、实用、低成本的方案,能够在超载时保护电机并实现电机停机后的自启动控制,在现代工业生产中具有重要的作用,用它来对油田使用的抽油机恢复供电和保护电机,给采油厂带来极大的方便,节约大量的人力和物力。

参考文献
[1]杜豫平,庄乾成,周西峰.三相电机智能监控器设计[J].电子质量,2013,7(3):47-50.
[2]张晓东，童少为.抽油机电机保护与自启动控制器设计
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版