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西门子TIA解决方案在智能电动滚筒抽油机中的应用 The Application of TIA Solution in drum-type smart pumping oil System 周超，RAPC 西门子（中国）有限公司济南分公司 摘要：本文主要介绍了西门子TIA解决方案在智能电动滚筒抽油机 关键词：TIA, SIMATIC S7-200、SINAMIC G120、TD400C、MD720-3 Abstract: The article mainly describes the application of TIA solution in drum-type smart pumping oil system. It introduces the application of SIMATIC S7-200、SINAMIC G120、TD400C、MD720-3. The products involved in four BUs such as AS, MS, SC, which is a typical case of TIA system. Key Words: TIA, SIMATIC S7-200、SINAMIC G120、TD400C、MD720-3 前言 石油开采是保障国民经济持续稳定发展的重要支柱，但是我国的油田绝大部分为低能、低产油田，大部分油要靠注水来压油入井，靠抽油机把油从地层中提升上来。目前以水换油、以电换油是我国油田的现实，耗电费用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，节省电耗就是直接降低石油的开采成本。 我国目前抽油机的保有量在10 万台以上，电动机装机总容量在3500MW，年耗电逾百亿Kwh。抽油机的运行效率特别低下，在我国平均运行效率为 25.96%，国外平均水平为30.05%，年节能潜力可达几十亿Kwh。除了抽油机之外，油田还有大量的注水泵、输油泵、潜油泵等设备，总耗电量超过油田总用电量的80%，可见，石油行业也是推广“电机系统节能”的重点行业。 公司及项目简介 2.1 公司简介 山东创新石油技术有限公司（下称“山东创新”）成立于2004年5月20日，公司主要从事石油机械机电一体化设备的研制、开发、设计、生产、销售及服务。目前已成功地研制开发了具有自主知识产权的智能电动滚筒抽油机和智能电动滚筒作业修井机两大石油机械设备，已获国家发明专利两项，实用新型专利六项。 上图为山东创新厂区 山东创新研发的智能电动滚筒抽油机是一种新型的抽油机，在此之前，该公司的抽油机上使用开关磁阻电机及控制器，这样的解决方案价格高，而且所需设备的供货常出现问题。因此山东创新改进了解决方案，使用SINAMICS G120-2变频器，并采用普通的异步电机。智能电动滚筒抽油机 智能电动滚筒抽油机是一种无游梁塔架式机电一体化抽油机，该抽油机主要有控制系统、传动换向系统、平衡系统和支撑系统、刹车系统、移机系统、失载保护系统组成。 有别于传统抽油机最大特点是电动机采用西门子SINAMIC G120-2变频控制器及高启动转矩电动机。通过电动机与滚筒带轮传动组成传动减速系统。换向系统是通过与控制系统的逻辑控制电路完成的。本着安全、稳定、可靠的原则，山东创新最终采用西门子S7-200 PLC作为主控中心，SINAMIC G120-2作为驱动调速控制。抽油机由一个现场箱来控制，其逻辑控制部分和操作面板分别为一台 S7-200 的 PLC 和与之相连的 TD400C，G120-2与 PLC 之间通过 RS-485 USS相连。 该抽油机具有高效、节能、冲程、冲次在额定范围内无级调节，光杆上行、下行速度可分别调整，可智能化运行、保护功能完善、使用安全可靠、操作简单、调参方便、电机功率因数及系统效率高、维护保养简单方便等特点，克服了常规游梁式抽油机调参困难、能耗高、维护调参劳动强度大等弊端。 工艺介绍 抽油机是开采石油的一种机器设备，通过加压的办法使石油出井。当抽油机上冲程时，弹性收缩向上运动，带动机械解堵采油器向上运动，撞击滑套产生振动；同时，正向单流阀关闭，变径活塞总成封堵油当抽油机下冲程时，油管弹性伸长向下运动，带动机械解堵采油器向下运动，撞击滑套产生振动；同时，反向单流阀部分关闭，变径活塞总成仍然封堵油套环形油道，使反向单流阀下方区域形成高压区，这一运动又对地层内的油流通道产生一种反向的冲击力。 4.1 系统控制方案 因为油田现场都在室外，夏天炎热冬天寒冷，且盐碱性的灰尘和风沙较大，时常进入柜体内部。所以选择一款稳定可靠并且节能高效的电气控制产品，成为整个抽油机配置的重中之重。 4.2 PLC控制功能实现 S7-200是整个设备的核心，主要担负着人