抽油機井自啟動控制電路研究與應用

摘 要：該電路具備三相斷路保護，而一般的控制電路都是一相或兩相斷路保護。該電路具有電源停電后來電自動啟機功能，并且人為停機沒有自啟功能。在三相異步電動機每相繞組內部直接埋藏有2個小型溫度繼電器，以保證當繞組過熱后能夠訊速斷開電源，在還沒有電動機保護器的年代，這個電路是非常經典的。

關鍵詞：斷相保護 延時自啟 溫度繼電器 中間繼電器

引言：

游梁式抽油機是目前是大慶油田廣泛采用的抽油設備，通常由普通交流異步電動機直接拖動，減速箱、曲柄軸帶以配重平衡塊帶動抽油桿驅動抽油泵做固定周期的上下往復運動，將油液舉升到地面。

一、現場實物圖 機采井停電后恢復供電延時自啟應用電路現場實物如圖1-1所示：

二、原理圖

抽油機井三相斷路保護、延時自啟動控制電路原理圖如：1-2所示：

三、圖中應用元件型號及元件在電路中的作用：

四、動作詳解：

（一）閉合電源后的電路動作過程：

首先確認抽油機主令開關SA在“0”位，然后閉合斷路器QF，接通主回路電源，此時控制回路經FU1、FU2、FU3導通；在控制回路得電的瞬間中間繼電器KA1的線圈經FU1→1→WJ1～WJ6→6→7→FU3構成回路（埋置在電機繞組中的六個溫度繼電器WJ1～WJ6），KA1線圈得電吸合（B相斷路及過熱保護繼電器）。其常開觸點接通1→8，接通控制電源，同時其常閉觸點9→10斷開，切斷過溫閉鎖繼電器KA2-1的跳閘線圈。

1.電路的啟動與停止：

1）復位中間繼電器KA2

按下復位按鈕FA，KA2-2“S”的合閘線圈回路經1→8→9→11→12→7號線閉合，因該繼電器為保持閉鎖式，故當按鈕FA松開后，以及失電的情況下，其常開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的常開觸點8→13閉合，回路經1→8→13→15→7號線接通斷相保護零壓繼電器KA3線圈，此時KA3的1→2閉合，為接通KM創(chuàng)造條件。此時13→15的常開觸頭也閉合，KA3實現自鎖。KA3的13→14也閉合，斷開延時控制繼電器KT線圈回路。

同時KA2的另一常開接點接通3→4，為主接觸器KM工作做好準備。

此時接觸器回路的1→2和3→4均接通，只有啟停轉換開關SA的③→④（2→3）處于斷開狀態(tài)。

2）啟動

①合上QF，將主令開關SA置于“1”運行位置. KA1線圈得電。KA1的1→8接通 ，9→10斷開

②按下復位按鈕FA，回路經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，9→11斷開，1→2合上。

③將SA轉到“1”位，回路1→2→3→4→5接通，KM線圈得電，13→15合上，KM主觸點接通，電動機啟動

3）停止

（1）將主令開關SA置于“0”停止位置，SA的②→③端子開路。接觸器KM線圈失電，KM主觸頭斷開，電動機按慣性運行方式停止運行，KM的1→9和13→15間的常開觸頭復位斷開。

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

2.線路停電恢復的延時自啟動：

當裝置在工作中線路停電又恢復供電時，由于主令開關SA仍在“1”運行位置，其接點13→15是斷開的，停電時零壓繼電器KA3失電，供電后KA3沒有通路不能吸合，但供電后KA1吸合，時間繼電器KT通過KA3的常閉觸點得電，開始延時到達預先整定的時間之后，KT的延時觸點動作，接通1→2使KM得電吸合，裝置完成延時自啟動。

KM吸合后，其附助常開接點接通13-15使零壓繼電器KA3線圈得電吸合，KA3的13、14斷開，13、15閉合KT線圈失電常閉觸點斷開KT的電源，KT復位，退出運行。

當通過操作SA人為停機和開機時，KA3和KA2因自保并不釋放，所以延時自啟動電路均不起作用。

如果停電時將SA轉置“0”停止位置，來電后再通過SA開機，因SA在停止位時其接點13-15閉合，來電后KA3 KA2吸合，故而延時電路也不起作用。

總之，延時自啟動功能只是在正常運行時線路停電又恢復供電時起作用，人為操作開停不經過延時。

3.裝置中的超高轉差率電動機：

在運行中可使抽油機供電的功率因數達到0.8以上（當轉矩選擇合理時），為進一步提高功率因數，有的裝置配備有補償電容器。

4.保護原理：

1）短路保護：

整個裝置的短路保護由用戶自備安裝在線路中的熔斷器和裝置中的自動空氣開關QF完成。

控制回路電源短路保護由FU1、FU2、FU3完成，熔體可選4A-6A熔體。

2）斷相保護：

裝置的控制回路采用獨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運行。

3）繞組過溫閉鎖保護原理

電機繞組過溫保護作為電動機總后備保護，不論因任何致使電機繞組過溫時，均能切斷電動機的電源，可以有效地防止燒毀電機事故發(fā)生。

繞組過溫保護由預置在電動機定子繞組端部的六只JW2型溫度繼電器及相應的電氣原件組成。當電機繞組任一部分溫度達到130-145°C時（動作溫度與溫升速率有關）均能切斷電源并且閉鎖。只有人為按下復位接鈕FA，且電機繞組溫度已降低到允許范圍之內，方可再次啟動，控制原理如下：

4）溫度繼電器控制原理

六個溫度繼電器WJ1-WJ6采用串聯接線方式，運行中的電機繞組過溫后，埋藏在電機繞組內的溫度繼電器只要有一個接點斷開，溫度繼電器1→6觸點間便斷開，KA1失電釋放，KA1常閉觸點9→10復位閉合，1→8觸點斷開，回路經1→9→10→7閉合，KA2跳閘線圈得電，KA2的觸點3→4斷開解除自鎖，KM失電使電動機停機。

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

當電機溫度降低到允許溫度時，繞組過溫之后，應對電機和抽油機系統(tǒng)進行檢查，查明過溫原因，并予以排除之后方可再次啟動。

因KA2吸合后能通過機械方式自保持，所以只要沒有過溫情況發(fā)生，或過大振動造成KA2誤動作，一般情況下的啟動停止無需按下FA按鈕 。

為防止因接觸器觸頭燒死，保護失靈，還采用了二級跳閘，即選用帶分勵脫扣的低壓斷路器，過溫時在接觸器跳閘的同時自動空氣開關同時動作跳閘。

結束語：三相斷路保護、延時自啟動控制電路對抽油機進行實時控制，運用中間繼電器、溫度繼電器，達到三相斷路保護、延時自啟動的功能，使抽油機達到最佳的工作運行狀態(tài)。避免了抽油機因突然停電無人啟機情況的發(fā)生，延長抽油機的運行時率，增加了油井產量，為油田穩(wěn)產做出了積極貢獻。

作者簡介：

姜平，大慶油田有限責任公司第一采油廠第二油礦生產準備隊，維修電工高級技師，從事電機控制、節(jié)能方面的工作。

張洪軍，大慶油田有限責任公司第十采油廠第四油礦朝六聯合站，維修電工高級技師，專長可編程控制器、觸摸屏、組態(tài)軟件、單片機編程，電子電路設計、自動化儀表維修維護，變頻器維修。

王汀，中油電能電力技術服務公司，電工高級技師，專長繼電保護及自動化。