抽油机井自启动控制电路研究与应用

摘 要：该电路具备三相断路保护，而一般的控制电路都是一相或两相断路保护。该电路具有电源停电后来电自动启机功能，并且人为停机没有自启功能。在三相异步电动机每相绕组内部直接埋藏有2个小型温度继电器，以保证当绕组过热后能够讯速断开电源，在还没有电动机保护器的年代，这个电路是非常经典的。

关键词：断相保护 延时自启 温度继电器 中间继电器

引言：

游梁式抽油机是目前是大庆油田广泛采用的抽油设备，通常由普通交流异步电动机直接拖动，减速箱、曲柄轴带以配重平衡块带动抽油杆驱动抽油泵做固定周期的上下往复运动，将油液举升到地面。

一、现场实物图 机采井停电后恢复供电延时自启应用电路现场实物如图1-1所示：

二、原理图

抽油机井三相断路保护、延时自启动控制电路原理图如：1-2所示：

三、图中应用元件型号及元件在电路中的作用：

四、动作详解：

（一）闭合电源后的电路动作过程：

首先确认抽油机主令开关SA在“0”位，然后闭合断路器QF，接通主回路电源，此时控制回路经FU1、FU2、FU3导通；在控制回路得电的瞬间中间继电器KA1的线圈经FU1→1→WJ1～WJ6→6→7→FU3构成回路（埋置在电机绕组中的六个温度继电器WJ1～WJ6），KA1线圈得电吸合（B相断路及过热保护继电器）。其常开触点接通1→8，接通控制电源，同时其常闭触点9→10断开，切断过温闭锁继电器KA2-1的跳闸线圈。

1.电路的启动与停止：

1）复位中间继电器KA2

按下复位按钮FA，KA2-2“S”的合闸线圈回路经1→8→9→11→12→7号线闭合，因该继电器为保持闭锁式，故当按钮FA松开后，以及失电的情况下，其常开触头始终保持闭合状态。一直到跳闸线圈KA2-1“P”得电之前一直保持合闸状态。

KA2的常开触点8→13闭合，回路经1→8→13→15→7号线接通断相保护零压继电器KA3线圈，此时KA3的1→2闭合，为接通KM创造条件。此时13→15的常开触头也闭合，KA3实现自锁。KA3的13→14也闭合，断开延时控制继电器KT线圈回路。

同时KA2的另一常开接点接通3→4，为主接触器KM工作做好准备。

此时接触器回路的1→2和3→4均接通，只有启停转换开关SA的③→④（2→3）处于断开状态。

2）启动

①合上QF，将主令开关SA置于“1”运行位置. KA1线圈得电。KA1的1→8接通 ，9→10断开

②按下复位按钮FA，回路经1→8→9→11→12→7接通→KA2“S”合闸线圈得电，KA2的8→13、10→7、3→4接通并闭锁回路1→8→13→15→7接通，零压继电器KA3线圈得电，使13→15闭合，13→14断开，9→11断开，1→2合上。

③将SA转到“1”位，回路1→2→3→4→5接通，KM线圈得电，13→15合上，KM主触点接通，电动机启动

3）停止

（1）将主令开关SA置于“0”停止位置，SA的②→③端子开路。接触器KM线圈失电，KM主触头断开，电动机按惯性运行方式停止运行，KM的1→9和13→15间的常开触头复位断开。

（2）同时SA的①→②（13→15）端子闭合，为下次启动创造条件。

2.线路停电恢复的延时自启动：

当装置在工作中线路停电又恢复供电时，由于主令开关SA仍在“1”运行位置，其接点13→15是断开的，停电时零压继电器KA3失电，供电后KA3没有通路不能吸合，但供电后KA1吸合，时间继电器KT通过KA3的常闭触点得电，开始延时到达预先整定的时间之后，KT的延时触点动作，接通1→2使KM得电吸合，装置完成延时自启动。

KM吸合后，其附助常开接点接通13-15使零压继电器KA3線圈得电吸合，KA3的13、14断开，13、15闭合KT线圈失电常闭触点断开KT的电源，KT复位，退出运行。

当通过操作SA人为停机和开机时，KA3和KA2因自保并不释放，所以延时自启动电路均不起作用。

如果停电时将SA转置“0”停止位置，来电后再通过SA开机，因SA在停止位时其接点13-15闭合，来电后KA3 KA2吸合，故而延时电路也不起作用。

总之，延时自启动功能只是在正常运行时线路停电又恢复供电时起作用，人为操作开停不经过延时。

3.装置中的超高转差率电动机：

在运行中可使抽油机供电的功率因数达到0.8以上（当转矩选择合理时），为进一步提高功率因数，有的装置配备有补偿电容器。

4.保护原理：

1）短路保护：

整个装置的短路保护由用户自备安装在线路中的熔断器和装置中的自动空气开关QF完成。

控制回路电源短路保护由FU1、FU2、FU3完成，熔体可选4A-6A熔体。

2）断相保护：

装置的控制回路采用独特的三相电源取电方法，保证了三相中任意一相电源缺相均不能启动运行。

3）绕组过温闭锁保护原理

电机绕组过温保护作为电动机总后备保护，不论因任何致使电机绕组过温时，均能切断电动机的电源，可以有效地防止烧毁电机事故发生。

绕组过温保护由预置在电动机定子绕组端部的六只JW2型温度继电器及相应的电气原件组成。当电机绕组任一部分温度达到130-145°C时（动作温度与温升速率有关）均能切断电源并且闭锁。只有人为按下复位接钮FA，且电机绕组温度已降低到允许范围之内，方可再次启动，控制原理如下：

4）温度继电器控制原理

六个温度继电器WJ1-WJ6采用串联接线方式，运行中的电机绕组过温后，埋藏在电机绕组内的温度继电器只要有一个接点断开，温度继电器1→6触点间便断开，KA1失电释放，KA1常闭触点9→10复位闭合，1→8触点断开，回路经1→9→10→7闭合，KA2跳闸线圈得电，KA2的触点3→4断开解除自锁，KM失电使电动机停机。

同时KA2的8→12断开解除自锁，KA1串在1→8间的常开触点保证了只有当电机绕阻驵温度降低到允许温度之后，温度继电器的接点1→6恢复闭合状态后，才能接通控制电源，方可再行启动，防止电机过热状态的再启动。

当电机温度降低到允许温度时，绕组过温之后，应对电机和抽油机系统进行检查，查明过温原因，并予以排除之后方可再次启动。

因KA2吸合后能通过机械方式自保持，所以只要没有过温情况发生，或过大振动造成KA2误动作，一般情况下的启动停止无需按下FA按钮 。

为防止因接触器触头烧死，保护失灵，还采用了二级跳闸，即选用带分励脱扣的低压断路器，过温时在接触器跳闸的同时自动空气开关同时动作跳闸。

结束语：三相断路保护、延时自启动控制电路对抽油机进行实时控制，运用中间继电器、温度继电器，达到三相断路保护、延时自启动的功能，使抽油机达到最佳的工作运行状态。避免了抽油机因突然停电无人启机情况的发生，延长抽油机的运行时率，增加了油井产量，为油田稳产做出了积极贡献。

作者简介：

姜平，大庆油田有限责任公司第一采油厂第二油矿生产准备队，维修电工高级技师，从事电机控制、节能方面的工作。

张洪军，大庆油田有限责任公司第十采油厂第四油矿朝六联合站，维修电工高级技师，专长可编程控制器、触摸屏、组态软件、单片机编程，电子电路设计、自动化仪表维修维护，变频器维修。

王汀，中油电能电力技术服务公司，电工高级技师，专长继电保护及自动化。