新 疆 油 田 使 用 ECHO5302、ECHO5303 和ECHO5318 等 3 种抽油机控制器(RPC),在油田大规模停 电 , 抽 油 机 设 备 来 电 启 停 过 程 中 ,ECHO5303、ECHO5318 经常出现设备死机、参数错误、通信故障和抽油机无法启动等现象,ECHO5302 此类现象较少。
分析 3 种抽油机控制器电路,ECHO5302 控制抽油机启停电路是在控制输出和交流接触器之间加中间继电器的控制方法,中间继电器加有泄流二极管,用于断电时泄放交流继电器线圈中储存的能量,避免产生高压脉冲;ECHO5303、ECHO5318 控制抽油机启停电路是在控制输出和交流接触器之间加光电隔离固态继电器(SSR)隔离输出。交流接触器等感性负载在通断电时,会在其两端产生反向电压,特别是在其断电时线圈内的能量无法释放,产生的反向电压会很大。该电压能量不大,持续时间很短,但幅度很高,因此会产生很强干扰,通过线路或辐射影响控制器工作。固态继电器在驱动感性和容性负载时输出电路容易受反向电压和浪涌电流的影响,稳定性差、灵敏度高,易产生误动作。解决 ECHO5303、ECHO5318 易受干扰的问题,采用压敏电阻设计过压保护电路的解决方案。
压敏电阻选择
耐压值=线圈额定电压有效值×1.41(有效值转换为峰值的转换系数)×1.2(考虑 20%电源波动的余量系数)×1.2(压敏值的余量系数)。交流接触器线圈为 220 V 时,压敏电阻约为 470V。压敏电阻选择过小,灵敏度高、易损坏,过大则失去保护作用。首先确定抽油机控制器控制电路在线圈工作电压为 AC220 V,在工作范围内选择不同阈值的压敏电阻进行高电压测试(表 1)。根据表 1 中工作电压及动作时间选定 CNRJ10D471K型压敏电阻,在工作电压内保持高阻抗状态,从安全性上确保工作人员不会因电阻爆裂被炸伤,在电压升至电阻耐压值时导通泄压至接地端。
电路设计
将压敏电阻分别接入电路启动停止线路,与接地端跨接(图1-1)。同时可以兼顾启停电路火线、零线中电压变化,安全可靠,保证压敏电阻在反向电压过高时导通接地端进行分压。控制器触点输出、中间继电器和 J2 组成控制回路,控制设备切断和运行;压敏电阻和控制器接地在控制回路中组成保护电路,泄放中间继电器、J2 中的反向电压,排除对控制器的干扰。
购 置 选 型CNR J10D471K 型压敏电阻,根据线路、模块设计进行制作。在设备输出端子上通过引脚安装,进行测试,在 高 电 压 500 V时,可以通过压敏电阻泄压,符合设计要求。在石西油田、莫北油田现场 200 台 ECHO5303 进行安装,经过 1 年使用,安装的反向电压保护装置未发生控制器死机、启停故障等现象。当两端的电压等于或超出压敏电阻的敏感电压时,高脉冲被旁路至控制器接地端,高电压过去后,压敏电阻阻值又恢复到无穷大,从而保护后级电路不被高电压或高脉冲击坏。反向电压释放器电路简单,制作方便,可接入控制器输出的启动、停止控制回路中,可大规模对所有控制器进行安装、推广使用。