CN106368936A - 抽油机游梁辅助平衡重的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，包括以下步骤：对抽油机的平衡程度进行判断，平衡程度至少包括平衡状态、欠平衡状态和过平衡状态；当平衡程度为平衡状态时，在抽油机处于上冲程阶段控制游梁辅助平衡重向游梁尾端运动至距游梁支点为第一预定距离处；当净扭矩曲线开始下降后至第一设定角度时，控制游梁辅助平衡向游梁前端运动至距游梁支点为第二预定距离处；控制游梁辅助平衡重向游梁支点方向运动到距游梁支点为第三预定距离处并使游梁辅助平衡重处于游梁前臂上；当抽油机下冲程结束前，控制游梁辅助平衡重返回到游梁支点处。本发明能够对抽油机进行动态控制，随曲柄的转动游梁辅助平衡重不断改变位置实现抽油机的动态平衡。

Description

抽油机游梁辅助平衡重的控制方法

技术领域

本发明涉及油气开采技术领域，特别涉及一种抽油机游梁辅助平衡重的控制方法。

背景技术

游梁式抽油机由于上下冲程载荷是变化的，存在很大的不平衡性，为了使驱动游梁式抽油机的电动机在上下冲程中载荷均匀，通常对抽油机的载荷加以进行平衡，采用的方法一般是在曲柄或游梁上加装重力平衡块。即使这样，由于地层供液能力或抽油设备工作状态的变化，常常会导致抽油机偏离平衡状态，这就需要停机后对抽油机的平衡块进行位置调整。为解决上述问题提高调平衡的可操作性，继而又出现了在游梁上增加游梁辅助平衡重，并采用手动液压***、步进电机等不同方式对游梁辅助平衡重的位置进行停机或不停机调节，所谓的不停机调节是每隔一定小时测算一次抽油机的平衡状态，如果需要就调节一下游梁辅助平衡重的位置，之后便固定位置直到一定小时之后的下一次测调。

上述具有游梁辅助平衡重的抽油机工作的某一段时间段内，其位置是保持不变的。图1a、图1b为现有技术中电机轴上的抽油机载荷扭矩、平衡扭矩及净扭矩曲线的示意图，如图1a、1b所示，抽油机载荷扭矩曲线是驴头悬点载荷通过四连杆机构作用在减速箱曲柄轴上的扭矩随着曲柄转角的变化曲线，平衡扭矩曲线是平衡重作用在减速箱曲柄轴上的扭矩随着曲柄转角的变化曲线，净扭矩曲线是抽油机载荷扭矩曲线与平衡扭矩曲线叠加后的扭矩曲线，净扭矩是驱动抽油机的电动机需要克服的扭矩。当游梁辅助平衡重的抽油机的平衡一般时，驱动抽油机运行的电机轴上的抽油机载荷扭矩、平衡扭矩及净扭矩曲线如图1a、1b所示。当抽油机偏离平衡状态时，电机轴上的净扭矩曲线在上下冲程的峰值就会出现较大差别，欠平衡时上冲程峰值扭矩大于下冲程峰值扭矩，过平衡时上冲程峰值扭矩小于下冲程峰值扭矩。此时需要进行调节使其回复到平衡状态，例如，当抽油机欠平衡时，将游梁辅助平衡重利用步进电机、手动液压***等方式向游梁尾端移动一定距离；当抽油机过平衡时，则将游梁辅助平衡重向游梁前端(驴头方向)移动一定距离。在调整完后抽油机工作时，游梁辅助平衡重得位置是固定不动的。通过对调整后的抽油机的平衡进行检测，发现上述的调整方法对改善抽油机的平衡起到了一定的帮助。

但是上述方法相当于将一部分平衡块放到了游梁上，平衡扭矩曲线仍然是近似的正弦曲线，因此在净扭矩峰值平衡的情况下，难以消除净扭矩曲线上出现负扭矩的情况不能改变抽油机的净扭矩曲线形状，在该曲线上仍会出现一段扭矩为负的情况，如图1a、1b所示，说明经过调平衡以后电动机的工作仍然会出现一小段处于发电机工作状态的情况，这会对电机造成一定的影响，虽然该影响可能较小。因此，如何调整抽油机的平衡状态仍然存在进一步调节改善的必要和可能。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，其能够对抽油机游梁辅助平衡重进行动态控制，随曲柄的转动游梁辅助平衡重不断改变位置实现抽油机的动态平衡。

本发明实施例的具体技术方案是：

一种抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，包括以下步骤：

对抽油机的平衡程度进行判断，所述平衡程度至少包括平衡状态、欠平衡状态和过平衡状态；

当平衡程度为平衡状态时，在抽油机处于上冲程阶段控制游梁辅助平衡重向游梁尾端运动至距游梁支点为第一预定距离处；当净扭矩曲线开始下降后至第一设定角度时，控制游梁辅助平衡向游梁前端运动至距游梁支点为第二预定距离处；控制游梁辅助平衡重向游梁支点方向运动到距游梁支点为第三预定距离处并使游梁辅助平衡重处于游梁前臂上；当抽油机下冲程结束前，控制游梁辅助平衡重返回到游梁支点处；

当平衡程度为欠平衡状态时，在抽油机处于上冲程阶段控制游梁辅助平衡重向游梁尾端运动至距游梁支点为第四预定距离处，第四预定距离大于第一预定距离；当净扭矩曲线开始下降后至第二设定角度时，第二设定角度大于第一设定角度，控制游梁辅助平衡向游梁前端运动至距游梁支点为第五预定距离处，第五预定距离小于第二预定距离；控制游梁辅助平衡重向游梁支点方向运动到距游梁支点为第六预定距离处；当抽油机下冲程结束前，控制游梁辅助平衡重返回到游梁支点处；

当平衡程度为过平衡状态时，在抽油机处于上冲程阶段控制游梁辅助平衡重向游梁尾端运动至距游梁支点为第七预定距离处；当净扭矩曲线开始下降后至第三设定角度时，第三设定角度小于第一设定角度，控制游梁辅助平衡向游梁前端运动至距游梁支点为第八预定距离处，第八预定距离大于第二预定距离；控制游梁辅助平衡重向游梁支点方向运动到距游梁支点为第九预定距离处，第九预定距离大于第三预定距离；当抽油机下冲程结束前，控制游梁辅助平衡重返回到游梁支点处。

在一种优选地实施方式中，平衡状态为抽油机的净扭矩曲线在上下冲程时的峰值满足预设条件。

在一种优选地实施方式中，欠平衡状态为抽油机的净扭矩曲线在上下冲程时，上冲程净扭矩大于下冲程净扭矩。

在一种优选地实施方式中，过平衡状态为抽油机的净扭矩曲线在上下冲程时，上冲程净扭矩小于下冲程净扭矩。

在一种优选地实施方式中，当游梁辅助平衡重位于游梁前臂上时，第六预定距离小于第三预定距离。

在一种优选地实施方式中，当欠平衡严重时，游梁辅助平衡重位于游梁后臂上，第六预定距离小于或等于或大于第三预定距离。

在一种优选地实施方式中，当游梁辅助平衡重位于游梁后臂上时，所述第七预定距离小于所述第一预定距离。

在一种优选地实施方式中，当过平衡严重时，游梁辅助平衡重位于游梁前臂上，第七预定距离小于或等于或大于第一预定距离。

在一种优选地实施方式中，通过测量抽油机电机上、下冲程做功大小来确定抽油机的平衡程度。

在一种优选地实施方式中，当电机上冲程做功大于下冲程做功时，抽油机为欠平衡状态，当电机上冲程做功小于下冲程做功时，抽油机为过平衡状态。

在一种优选地实施方式中，通过电流传感器测量抽油机电机上、下冲程的电流大小来确定抽油机的平衡程度。

在一种优选地实施方式中，当上冲程的电机电流大于下冲程的电机电流时，抽油机为欠平衡状态，当上冲程的电机电流小于下冲程的电机电流时，抽油机为过平衡状态。

在一种优选地实施方式中，所述抽油机包括：游梁；设置在所述游梁上的游梁辅助平衡重调节装置，游梁辅助平衡重调节装置包括：平衡机架，平衡机架上设置有从动链轮；设置在平衡机架上的游梁辅助平衡重；设置在平衡机架上的驱动装置，驱动装置包括主动链轮，主动链轮与从动链轮之间设置有链条，链条与游梁辅助平衡重相连接，以使驱动装置带动主动链轮和从动链轮转动时，主动链轮与从动链轮之间的链条能带动游梁辅助平衡重移动；设置在所述游梁上的加速度传感器，其用于检测游梁的处于上冲程或下冲程的加速度传感器；用于带动所述游梁运动的电机；用于测定所述电机运行电流的电流传感器；控制装置，其根据所述加速度传感器和所述电流传感器监测到的数据对游梁式抽油机游梁辅助平衡重调节装置中的驱动装置进行控制以使游梁辅助平衡重移动。

本发明的技术方案具有以下显著有益效果：

本发明实施例中抽油机游梁辅助平衡重的控制方法能够实现对游梁辅助平衡重随着游梁的上下摆动而围绕游梁支点进行前后位置的改变，不仅能起到改善平衡效果的作用，还能进一步起到降低电机净扭矩，进而降低电机功率的作用，同时还能避免电机扭矩(或功率)出现负值的情况，改善电机的运行状态。当抽油机载荷偏离平衡状态时，可以通过改变游梁辅助平衡重前后移动的方向、移动距离来改善平衡效果，实现抽油机的动态平衡。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1a和图1b为现有技术中电机轴上的抽油机载荷扭矩、平衡扭矩及净扭矩曲线的示意图。

图2为本发明实施例中游梁式抽油机游梁辅助平衡重调节装置的结构示意图。

图3为本发明实施例中抽油机游梁辅助平衡重的控制方法的流程图。

图4a和4b分别为本发明实施例中抽油机游梁辅助平衡重在平衡状态调整后的抽油机的扭矩曲线图。

图5为本发明实施例中抽油机游梁辅助平衡重在欠平衡状态调整后的抽油机的扭矩曲线图。

图6为本发明实施例中抽油机游梁辅助平衡重在过平衡状态调整后的抽油机的扭矩曲线图。

以上附图的附图标记：

1、驱动装置；2、减速器；3、主动链轮；4、链条；5、阻挡件；6、导轨；7、游梁辅助平衡重；8、平衡机架；9、从动链轮；10、载荷扭矩曲线；20、平衡扭矩曲线；21、欠平衡下的平衡扭矩；22、过平衡下的平衡扭矩；30、净扭矩曲线；31、欠平衡下的净扭矩；32、过平衡下的净扭矩；40、辅助平衡扭矩曲线；50、动态平衡调整后抽油机的净扭矩曲线。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

图2为本发明实施例中游梁式抽油机游梁辅助平衡重调节装置的结构示意图，如图2中所示，本发明实施例中提出了一种游梁式抽油机游梁辅助平衡重调节装置，游梁式抽油机游梁辅助平衡重调节装置包括：平衡机架8，平衡机架8上设置有从动链轮9；设置在平衡机架8上的游梁辅助平衡重7；设置在平衡机架8上的驱动装置1，驱动装置1包括主动链轮3，主动链轮3与从动链轮9之间设置有链条4，链条4与游梁辅助平衡重7相连接，以使驱动装置1带动主动链轮3和从动链轮9转动时，主动链轮3与从动链轮9之间的链条4能带动游梁辅助平衡重7移动。

本发明中的游梁式抽油机游梁辅助平衡重调节装置通过在平衡机架8上安装驱动装置1，并且在平衡机架8上设置有相对的主动链轮3和从动链轮9，通过驱动装置1驱动主动链轮3，主动链轮3和从动链轮9之间通过链条4相传动连接，链条4则与平衡机架8上的游梁辅助平衡重7相连接，当驱动装置1驱动主动链轮3时，链条4发生运动，此时链条4带动游梁辅助平衡重7在平衡机架8上发生移动，通过上述方式达到调节游梁辅助平衡重7的目的。

同时，该游梁式抽油机游梁辅助平衡重调节装置通过驱动装置1进而直接调节平衡机架8上的游梁辅助平衡重7，如此可以在游梁式抽油机不停机的时候对游梁辅助平衡重7的位置进行调节。

为了进一步了解本游梁式抽油机游梁辅助平衡重调节装置，下面将对本游梁式抽油机游梁辅助平衡重调节装置做进一步解释和说明。

如图2所示，平衡机架8沿其轴线方向延伸，平衡机架8的径向剖面大致呈矩形形状。平衡机架8具有左右两端：在平衡机架8的左端设置有从动链轮9，从动链轮9通过支架连接在平衡机架8上，该从动链轮9能够在支架上转动。在平衡机架8的右端设置有驱动装置1，驱动装置1包括驱动电机和与驱动电机传动连接的减速器2。

减速器2具有输出端，主动链轮3设置在减速器2的输出端上。减速器2具有输入端，驱动电机的输出轴与减速器2的输入端相传动连接。当驱动电机转动时，驱动电机的输出轴带动减速器2的输入端进行转动，减速器2的输入端进而带动减速器2的输出端转动，最终连接在减速器2的输出端上的主动链轮3发生转动。由于驱动电机在电力的驱使下会发生高速旋转，通过设置减速器2可以进行有效的减速，进而使得减速器2的输出端以一个较为低的转速运行。其次，由于游梁辅助平衡重7的重量较大，驱动电机的转矩较小，基本无法直接带动游梁辅助平衡重7发生运动。当设置减速器2以后，减速器2可以有效的增大主动链轮3上的转矩，使得主动链轮3能够带动游梁辅助平衡重7发生运动。

在平衡机架8上方设置有游梁辅助平衡重7，该游梁辅助平衡重7能沿着平衡机架8的轴线方向产生位置。通过调节游梁辅助平衡重7在平衡机架8上的位置，进而可以实现对游梁式抽油机的平衡状态的调节。

主动链轮3与从动链轮9之间设置有链条4，链条4与游梁辅助平衡重7相连接，以使驱动装置1带动主动链轮3和从动链轮9转动时，主动链轮3与从动链轮9之间的链条4能带动游梁辅助平衡重7移动。具体而言，链条4可以绕设在主动链轮3和从动链轮9上。当主动链轮3发生转动时，其带动链条4发生运动，同时在链条4的作用下，从动链轮9也相对的发生转动。由于链条4与游梁辅助平衡重7相连接，在主动链轮3转动下，链条4带动游梁辅助平衡重7发生一定的位移。如图2中所示，当主动链轮3顺时针转动时，链条4带动游梁辅助平衡重7向右发生一定的位移。当从动链轮9逆时针转动时，链条4带动游梁辅助平衡重7向左发生一定的位移。

链条4与游梁辅助平衡重7可以采用多种形式相连接。在一个实施方式中，链条4具有两端，链条4的一端连接在游梁辅助平衡重7的一侧，链条4的另一端连接在游梁辅助平衡重7的另一侧。游梁辅助平衡重7位于主动链轮3和从动链轮9之间。如此，当主动链轮3顺时针转动时，链条4的一端带动游梁辅助平衡重7向右发生一定的位移。当从动链轮9逆时针转动时，链条4的另一端带动游梁辅助平衡重7向左发生一定的位移。在另一个实施方式中，链条4绕设在主动链轮3和从动链轮9上形成闭合回路，链条4上的一处或多处与游梁辅助平衡重7相连接。

主动链轮3与从动链轮9之间的距离可以根据实际情况调节。具体而言，只需改变主动链轮3与从动链轮9在平衡机架8上的固定位置既能够改变主动链轮3与从动链轮9之间的距离。当主动链轮3与从动链轮9之间的距离发生改变后，可以改变平衡调节的范围以及调节精度。另外，也可以在一定程度上改变游梁辅助平衡重7的重量，如此可以在一定程度上改变本游梁式抽油机游梁辅助平衡重调节装置的调节的范围和调节精度。游梁辅助平衡重7的重量越轻，本游梁式抽油机游梁辅助平衡重调节装置的调节精度越高，平衡调节的范围越小。主动链轮3与从动链轮9之间的距离越大，本游梁式抽油机游梁辅助平衡重调节装置的调节精度越高，平衡调节的范围越大。

在一个优选地实施方式中，平衡机架8上设置有滑轨，游梁辅助平衡重7的下方设置有滑动件，滑动件与导轨6相匹配。滑动件可以包括滑轮。

在本实施方式中，具体而言，该导轨6设置在平衡机架8的上方，导轨6同样沿沿着平衡机架8的轴线方向延伸。从动链轮9可以位于导轨6内部，从动链轮9和主动链轮3的高度低于游梁辅助平衡重7的高度。如此，设置在主动链轮3和从动链轮9之间的链条4可以大致处于游梁辅助平衡重7的下端或下方位置，链条4不会与游梁辅助平衡重7发生交叉或者不必要的干涉。其次，链条4的上部可以方便的与游梁辅助平衡重7的下端进行连接，在链条4带动游梁辅助平衡重7发生位置移动时整个游梁辅助平衡重7更加稳定。

通过在游梁式抽油机游梁辅助平衡重调节装置的平衡机架8上设置导轨6，游梁辅助平衡重7下端设置有与导轨6相匹配的滑轮，游梁辅助平衡重7可以在平衡机架8上的导轨6中滑行，进而可以有效减少游梁辅助平衡重7与平衡机架8之间的摩擦力，延长平衡机架8的使用寿命。

在一个更优选的实施方式中，在平衡机架8的两端或导轨6的两端设置有用于对游梁辅助平衡重7进行阻挡的阻挡件5。

在本实施方式中，阻挡件5具体可以为沿竖直方向延伸的挡块，其可以设置在平衡机架8的两端或导轨6的两端，大致为游梁辅助平衡重7的左右两侧。当从动链轮9和主动链轮3通过链条4带动游梁辅助平衡重7移动时，由于游梁辅助平衡重7的重量较大且游梁式抽油机处于工作作业中，为了防止意外或失控出现游梁辅助平衡重7在调节时滑出平衡机架8的左右两端而造成不必要的事故或损伤，设置在平衡机架8的两端或导轨6的两端的挡块可以对游梁辅助平衡重7进行有效的阻挡作用，从而避免上述情况的发生。

在本申请中还提出了一种抽油机，该抽油机包括游梁，设置在游梁上的上述任意一种游梁式抽油机游梁辅助平衡重调节装置；设置在游梁上的加速度传感器，其用于检测游梁的处于上冲程或下冲程的加速度传感器；用于带动游梁运动的电机；用于测定所述电机运行电流的电流传感器；控制装置，其根据所述加速度传感器和所述电流传感器监测到的数据对游梁式抽油机游梁辅助平衡重调节装置中的驱动装置进行控制以使游梁辅助平衡重移动。

图3为本发明实施例中抽油机游梁辅助平衡重的控制方法的流程图，如图3所示，本发明实施例中还提出了一种关于上述任一种抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，包括以下步骤：

对抽油机的平衡程度进行判断，所述平衡程度至少包括平衡状态、欠平衡状态和过平衡状态。在一个可行的实施方式中，可以通过测量抽油机电机上、下冲程做功大小来确定抽油机的平衡程度，当电机上冲程做功大于下冲程做功时，抽油机为欠平衡状态，当电机上冲程做功小于下冲程做功时，抽油机为过平衡状态。在另一个可行的实施方式中，通过电流传感器测量抽油机电机上、下冲程的电流大小来确定抽油机的平衡程度。当上冲程的电机电流大于下冲程的电机电流时，抽油机为欠平衡状态，当上冲程的电机电流小于下冲程的电机电流时，抽油机为过平衡状态。

平衡状态可以为抽油机的净扭矩曲线在上下冲程时的峰值满足预设条件，该预设条件可以为抽油机的净扭矩曲线在上下冲程时的峰值基本相等或两者的差值在一定范围之内，上下冲程时的峰值不在一定范围内时为过平衡状态或欠平衡状态。过平衡状态为抽油机的净扭矩曲线在上下冲程时，上冲程净扭矩小于下冲程净扭矩。

当平衡程度为平衡状态时，如图1a和1b所示，该图为未经过调整时电机轴上的抽油机的扭矩曲线。从图1a中可以看出，在上冲程中净扭矩出现负值，图1b中，上下冲程中净扭矩均出现负值。

在抽油机处于上冲程阶段控制游梁辅助平衡重向游梁尾端运动至距游梁支点为第一预定距离处。第一预定距离通过根据游梁辅助平衡重的重量、抽油机示功图、平衡程度、曲柄转角等进行计算得到。当净扭矩曲线开始下降后至第一设定角度时，如图1a中的α角度时。控制游梁辅助平衡向游梁前端运动至距游梁支点为第二预定距离处。控制游梁辅助平衡重向游梁支点方向运动到距游梁支点为第三预定距离处并使游梁辅助平衡重处于游梁前臂上。当抽油机下冲程结束前，控制游梁辅助平衡重返回到游梁支点处。随着第二个上冲程开始，控制游梁辅助平衡重重复上述过程。

经过上述方法处理后，图4a和4b为本发明实施例中抽油机游梁辅助平衡重在平衡状态调整后的抽油机的扭矩曲线图，图4a为上冲程净扭矩出现负值的情况后的调整，图4b为上下冲程净扭矩均出现负值后的调整，如图4a和4b所示，通过游梁辅助平衡重进行调节，游梁辅助平衡重的辅助平衡扭曲曲线如图4a、4b中所示，实现动态平衡后的整个抽油机净扭矩曲线未出现任何负值。

当平衡程度为欠平衡状态时，净扭矩曲线在上下冲程时，上冲程净扭矩较大，下冲程净扭矩较小。在抽油机处于上冲程阶段控制游梁辅助平衡重向游梁尾端运动至距游梁支点为第四预定距离处，第四预定距离大于第一预定距离。当净扭矩曲线开始下降后至第二设定角度时，第二设定角度大于第一设定角度，控制游梁辅助平衡向游梁前端运动至距游梁支点为第五预定距离处，第五预定距离小于第二预定距离。第五预定距离的大小取决于没有游梁辅助平衡重时抽油机净扭矩出现负值的大小，目的是利用游梁辅助平衡重的附加平衡效果不但能抵消负扭矩，还能使净扭矩成为正值。控制游梁辅助平衡重向游梁支点方向运动到距游梁支点为第六预定距离处。当游梁辅助平衡重位于游梁前臂上时，第六预定距离小于第三预定距离；当欠平衡严重时，游梁辅助平衡重可能位于游梁后臂上，此时，第六预定距离小于或等于或大于第三预定距离。当抽油机下冲程结束前，控制游梁辅助平衡重返回到游梁支点处。随着第二个上冲程开始，控制游梁辅助平衡重重复上述过程。

图5为本发明实施例中抽油机游梁辅助平衡重在欠平衡状态调整后的抽油机的扭矩曲线图，如图5所示，平衡扭矩曲线由平衡扭矩曲线20变成欠平衡下的平衡扭矩21曲线，导致抽油机处于欠平衡状态，此时净扭矩曲线30变成欠平衡下的净扭矩31曲线。如果在此曲线基础上加上一条游梁辅助平衡重扭矩曲线40，就可以使抽油机的欠平衡下的净扭矩线31曲线回复到净扭矩曲线30，也即回复到图1所示的平衡状态。此时只要将图4a、图4b中的辅助平衡扭矩曲线40与图5中的辅助平衡扭矩曲线40相叠加，即可实现抽油机游梁辅助平衡重动态平衡。

当平衡程度为过平衡状态时，净扭矩曲线在上下冲程时，上冲程净扭矩较小，下冲程净扭矩较大。在抽油机处于上冲程阶段控制游梁辅助平衡重向游梁尾端运动至距游梁支点为第七预定距离处。当游梁辅助平衡重位于游梁后臂上时，所述第七预定距离小于所述第一预定距离。当过平衡严重时，游梁辅助平衡重可能位于游梁前臂上，此时，第七预定距离小于或等于或大于第一预定距离均有可能，具体看过平衡严重的程度。当净扭矩曲线开始下降后至第三设定角度时，第三设定角度小于第一设定角度，控制游梁辅助平衡向游梁前端运动至距游梁支点为第八预定距离处，第八预定距离大于第二预定距离，第八预定距离大小取决于没有游梁辅助平衡重时抽油机净扭矩出现负值的大小，目的是利用游梁辅助平衡重的附加平衡效果不但能抵消负扭矩，还能使净扭矩成为正值。控制游梁辅助平衡重向游梁支点方向运动到距游梁支点为第九预定距离处，第九预定距离大于第三预定距离。当抽油机下冲程结束前，控制游梁辅助平衡重返回到游梁支点处。随着第二个上冲程开始，控制游梁辅助平衡重重复上述过程。

图6为本发明实施例中抽油机游梁辅助平衡重在过平衡状态调整后的抽油机的扭矩曲线图，如图6所示，平衡扭矩曲线20变成过平衡下的平衡扭矩22曲线，导致抽油机处于过平衡状态，此时净扭矩曲线30变成过平衡下的净扭矩32曲线。如果在此曲线基础上加上一条辅助平衡扭矩曲线40，就可以使抽油机的过平衡下的净扭矩32曲线回复到净扭矩曲线30，也即回复到图1所示的平衡状态。此时只要将图4a、图4b中的辅助平衡扭矩曲线40与图6中的辅助平衡扭矩曲线40相叠加，即可实现抽油机游梁辅助平衡重动态平衡。

如果游梁处于上冲程过程中，当电机运行电流增加时，控制***发出指令，使游梁辅助平衡重向游梁尾端移动；当电流下降时，控制***发出指令，使游梁辅助平衡重向驴头方向移动。如果游梁处于下冲程过程中，当电机运行电流增加时，控制***发出指令，使游梁辅助平衡重向驴头移动；当电流下降时，控制***发出指令，使游梁辅助平衡重向游梁尾端方向移动。这样既可实现抽油机的动态平衡。

在抽油机工作时，利用加速度传感器检测游梁处于上冲程或是下冲程，同时可以利用电流传感器测定电机运行电流来确定抽油机的平衡程度。通过控制装置控制驱动装置的运转实现对游梁辅助平衡重随着游梁的上下摆动而围绕游梁支点进行前后位置的改变，不仅能起到改善平衡效果的作用，还能起到进一步降低电机净扭矩，进而降低电机功率的作用，同时还能避免电机扭矩(或功率)出现负值的情况，改善电机的运行状态。当抽油机载荷偏离平衡状态时，控制***根据检测到的参数，通过改变游梁辅助平衡重前后移动的方向、移动距离来改善平衡效果，实现抽油机的动态平衡。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

对抽油机的平衡程度进行判断，所述平衡程度至少包括平衡状态、欠平衡状态和过平衡状态；

当平衡程度为平衡状态时，在抽油机处于上冲程阶段控制游梁辅助平衡重向游梁尾端运动至距游梁支点为第一预定距离处；当净扭矩曲线开始下降后至第一设定角度时，控制游梁辅助平衡向游梁前端运动至距游梁支点为第二预定距离处；控制游梁辅助平衡重向游梁支点方向运动到距游梁支点为第三预定距离处并使游梁辅助平衡重处于游梁前臂上；当抽油机下冲程结束前，控制游梁辅助平衡重返回到游梁支点处；

当平衡程度为欠平衡状态时，在抽油机处于上冲程阶段控制游梁辅助平衡重向游梁尾端运动至距游梁支点为第四预定距离处，第四预定距离大于第一预定距离；当净扭矩曲线开始下降后至第二设定角度时，第二设定角度大于第一设定角度，控制游梁辅助平衡向游梁前端运动至距游梁支点为第五预定距离处，第五预定距离小于第二预定距离；控制游梁辅助平衡重向游梁支点方向运动到距游梁支点为第六预定距离处；当抽油机下冲程结束前，控制游梁辅助平衡重返回到游梁支点处；

当平衡程度为过平衡状态时，在抽油机处于上冲程阶段控制游梁辅助平衡重向游梁尾端运动至距游梁支点为第七预定距离处；当净扭矩曲线开始下降后至第三设定角度时，第三设定角度小于第一设定角度，控制游梁辅助平衡向游梁前端运动至距游梁支点为第八预定距离处，第八预定距离大于第二预定距离；控制游梁辅助平衡重向游梁支点方向运动到距游梁支点为第九预定距离处，第九预定距离大于第三预定距离；当抽油机下冲程结束前，控制游梁辅助平衡重返回到游梁支点处。

2.根据权利要求1所述的抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，其特征在于，平衡状态为抽油机的净扭矩曲线在上下冲程时的峰值满足预设条件。

3.根据权利要求1所述的抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，其特征在于，欠平衡状态为抽油机的净扭矩曲线在上下冲程时，上冲程净扭矩大于下冲程净扭矩。

4.根据权利要求1所述的抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，其特征在于，过平衡状态为抽油机的净扭矩曲线在上下冲程时，上冲程净扭矩小于下冲程净扭矩。

5.根据权利要求1所述的抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，其特征在于，当游梁辅助平衡重位于游梁前臂上时，第六预定距离小于第三预定距离。

6.根据权利要求1所述的抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，其特征在于，当欠平衡严重时，游梁辅助平衡重位于游梁后臂上，第六预定距离小于或等于或大于第三预定距离。

7.根据权利要求1所述的抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，其特征在于，当游梁辅助平衡重位于游梁后臂上时，所述第七预定距离小于所述第一预定距离。

8.根据权利要求1所述的抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，其特征在于，当过平衡严重时，游梁辅助平衡重位于游梁前臂上，第七预定距离小于或等于或大于第一预定距离。

9.根据权利要求1所述的抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，其特征在于，通过测量抽油机电机上、下冲程做功大小来确定抽油机的平衡程度。

10.根据权利要求9所述的抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，其特征在于，当电机上冲程做功大于下冲程做功时，抽油机为欠平衡状态，当电机上冲程做功小于下冲程做功时，抽油机为过平衡状态。

11.根据权利要求1所述的抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，其特征在于，通过电流传感器测量抽油机电机上、下冲程的电流大小来确定抽油机的平衡程度。

12.根据权利要求11所述的抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，其特征在于，当上冲程的电机电流大于下冲程的电机电流时，抽油机为欠平衡状态，当上冲程的电机电流小于下冲程的电机电流时，抽油机为过平衡状态。

13.根据权利要求1所述的抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，其特征在于，所述抽油机包括：

游梁；

设置在所述游梁上的游梁辅助平衡重调节装置，游梁辅助平衡重调节装置包括：平衡机架，平衡机架上设置有从动链轮；设置在平衡机架上的游梁辅助平衡重；设置在平衡机架上的驱动装置，驱动装置包括主动链轮，主动链轮与从动链轮之间设置有链条，链条与游梁辅助平衡重相连接，以使驱动装置带动主动链轮和从动链轮转动时，主动链轮与从动链轮之间的链条能带动游梁辅助平衡重移动；

设置在所述游梁上的加速度传感器，其用于检测游梁的处于上冲程或下冲程的加速度传感器；

用于带动所述游梁运动的电机；

用于测定所述电机运行电流的电流传感器；

控制装置，其根据所述加速度传感器和所述电流传感器监测到的数据对游梁式抽油机游梁辅助平衡重调节装置中的驱动装置进行控制以使游梁辅助平衡重移动。