调容防窃电变压器智能控制一体化设计与数值计算

摘要

石油不仅是重要的能源物资，而且越来越成为战略物资，其生产和消费受世界各国政府的重视。我国人均资源占有量少，并且能源浪费严重，这就对石油的开采提出较高的要求。而目前我国的油田开采工作存在着能源浪费和窃电现象，造成开采成本加大，因此设计了节能防窃电的油田开采机电一体化拖动装置，对石油生产具有十分重要的意义。 论文针对油田的实际工况设计了由调容变压器、节能电机和智能控制装置组成的机电一体的拖动系统，该机电一体化系统较原拖动系统无论从成本、价格上，还从系统的运行性能上都具有巨大的优越性。论文首先根据电磁原理设计了性能优良的新型油田专用调容变压器，通过与原有系列变压器进行运行性能和制造成本对比测试，突出其在节能、节材、节成本方面的特点。然后，根据电机学和电机设计原理设计了满足不同工况需求的多档多功率游梁式抽油机用节能电机。并建立该电机的数学和物理模型，给出泛函离散和边界条件，分别用正弦时变场和多截面有限元法，对其进行数值计算和电磁分析，从理论上验证电机设计可靠性。论文所设计的智能控制系统，硬件电路采用普通继电器、真空接触器或固态继电器实现变压器和电机的电路的可靠转换，利用PLC或单片机作为中央处理器，发出变换指令；在软件设计中，采用汇编语言编写程序，控制系统工作电压动的动态变换，防止窃电现象的发生。这些控制措施实现了变压器时变电压控制与传动一体化，保证油田抽油机的良好持续工作。 整个系统的设计充分考虑了油田实际工况，通过现场运行测试，调容防窃电变压器智能控制一体化拖动装置有效节约了电能，大大增加了窃电的难度，满足油田石油开采工作的需要。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题研究的目的和意义

1.2国内、外研究的现状

1.2.1 1.14kV油井防窃电节能技术的特点

1.2.2 660V电机防窃电节能技术

1.3课题的来源及主要工作

第2章调容变压器设计与性能分析

2.1油田变压器运行工况及调容原理

2.2叠积式铁心和卷铁心变压器结构及特点

2.2.1叠积式铁心变压器

2.2.2卷铁心变压器

2.3性能分析

2.3.1空载损耗

2.3.2空载电流和噪声

2.3.3承受短路的能力

2.3.4过负载能力

2.4成本分析

2.4.1 S11型叠积式变压器和S11型卷铁心变压器的制造成本比较

2.4.2 S11型叠积式变压器和S11型卷铁心变压器的运行成本比较

2.4.3 S11型变压器和S9型变压器的成本比较

2.5本章小结

第3章游梁式抽油机节能电机设计与分析

3.1游梁式抽油机及所用电机介绍

3.1.1游梁式抽油机工作原理

3.1.2游梁式抽油机用电机的节能需求

3.2游梁式抽油机用节能电机的设计

3.2.1起动(△接)

3.2.2正常运行状态(Y-△)

3.2.3轻载运行(Y接)

3.3游梁式抽油机节能电机实测数据

3.3.1测井过程

3.3.2数据处理

3.3.3测试结论

3.4游梁式抽油机节能电机起动性能的分析与计算

3.4.1正弦时变场的有限元分析

3.4.2多截面有限元方法分析

3.5本章小结

第4章防窃电智能控制系统的设计

4.1基于PLC智能控制系统的设计

4.1.1 PLC介绍

4.1.2工作原理与框图

4.1.3控制系统各个模块功能及特点

4.2计算机智能防窃电控制系统

4.2.1计算机控制技术

4.2.2固态继电器的应用

4.3一体化系统分析

4.3.1新型节能调容变压器

4.3.2新型防窃电技术分析

4.3.3高起动转矩节能电机的技术关键

4.4本章小结

结论

参考文献

工程硕士研究生简介

攻读硕士期间发表论文

致谢