CN106437625A - 一种新型游梁式抽油机自动调平衡方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型游梁式抽油机自动调平衡方法和在线监测控制装置，包括电源模块、电参数采集模块、角度采集模块、平衡块电机输出控制模块、STM32核心处理模块、通信模块和显示与设置模块。本发明提出了一种基于“极值功率”的平衡度计算与优化调节方法，能够实现游梁式抽油机平衡度计算与自动调节。特别是可以完成对加装平衡块调节电机的游梁式抽油机的平衡度最佳优化和自动反馈调节。改变平衡度节能研究中存在的人工调平衡困难、平衡度达标率低、智能化控制水平低等问题，达到减少能耗、提高产液量、改善能效的目的。
Description
技术领域
本发明是一种用于游梁式抽油机平衡度计算与自动调节的在线监测控制装置。特别是可以完成对加装平衡调节装置的游梁式抽油机的平衡度最佳优化和自动反馈调节。
背景技术
目前，游梁式抽油机存在基于平衡度节能研究存在人工调平衡困难、平衡度达标率低、智能化控制水平低等问题。现阶段，在抽油机管理中电流平衡率常用于判断抽油机是否平衡。实际上，电流法抽油机平衡测试方法在理论和实际操作上有着很大的缺陷，准确度较差，存在虚假平衡问题。利用这种方法对抽油机平衡度进行改善，效果较差，并且出现抽油机能耗增大的情况。目前，相关的“功率平衡法”和“示功图平衡法”不能很好地解决有关抽油机节能的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以用于油田实际应用的游梁式抽油机平衡度计算和调节装置。最终实现对游梁式抽油机实现自动反馈控制，使其运行于最佳节能状态。
为实现此目的，本发明在原有计算平衡度方法的基础上提出了基于“极值功率”的平衡度调节方法。该方法通过检测抽油机在一个冲次内的输入功率，将其在一定区间内极小值时的状态认定为理想平衡状态。对于一台具体的抽油机，通过电参数检测部分自动检测记录其一个完整的冲程的平均功率，同时控制平衡块向一个方向调节特定的步进值。一段特定时间后，待抽油机运行稳定，重复测试，同时继续调节平衡块。多次测量与调节后得到抽油机平均功率随时间变化的曲线图。确定曲线上功率其在一定区间内极小值点为最佳平衡状态。
基于“极值功率”的方法不需要抽油机结构等参数，对抽油机机型没有限制，适合现场应用。其特征是抛弃了原来“电流法”、“功率法”等对平衡度的直接计算方法，摆脱了对抽油机上下冲程运行参数最值的依赖，直接采用抽油机输入功率值来判断平衡度调节状态，控制对象明确，实现了自反馈控制。
装置分为三个部分，抽油机参数实时采集部分，平衡度计算部分，输出控制部分。首先由固定在抽油机上的倾角传感器模块采集抽油机运行上下死点，确定抽油机的冲程信息；然后由三相功率采集模块采集抽油机输入端三相电压、电流、功率等信息，结合冲程信息由平衡度计算部分完成对抽油机运行状态的判断与计算；最后，将计算结果由输出控制部分转化为对平衡调节机械装置中异步电机的控制，实现对抽油机平衡度改变。一段时间后，抽油机 运行稳定，重复此步骤，根据基于“极值功率”的方法达到最佳抽油机运行最佳平衡度。
附图说明
图1为本发明装置的整体设计实现示意图
图2为本发明平衡度计算算法流程图
图3基于“极值功率”的平衡度计算方法得到的平均功率随时间变化曲线示意图
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。
如图1所示，在游梁式抽油机0的电机输入端接电参数采集模块2，其中三相电流接同变比电流互感器1。CPU6通过串口通信电路3与电参数采集模块相连，实现实时电压、电流、功率等参数的传输。
角度采集模块垂直安装在游梁式抽油机0游梁转动轴的正上方，通过串口通信模块5与CPU6连接。用于获取抽油机运行的实时位置信息，并确定上下死点的位置。
CPU6将抽油机当前的运行状态、平衡状态及参数信息发送到触摸显示屏7，触摸显示屏7将这些参数实时显示出来。现场操作人员将显示参数分析后，可通过触摸显示模块7向CPU6发出控制命令。
CPU6接收电参数采集模块2与角度采集模块4采集的数据，调用相应算法融合抽油机所有的电参数、位置等信息，计算分析并结合触摸显示屏7的命令信息，后，输出相应的控制数字信号给平衡块电机驱动电路9，驱动平衡块电机改变平衡块位置，达到平衡度调整的目的。
以上该仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。
Claims (3)
1.一种新型的游梁式抽油机平衡调整装置。其特征包括电参数采集模块、匹配电源模块、角度采集模块、显示屏显示控制模块、异步电机输出控制模块、核心CPU模块。可以实现游梁式抽油机的电参数监测、平衡状态监测、平衡度计算和平衡度调整等功能。可根据不同的工况和生产需求由显示控制模块进行选择。
2.根据权利要求1所述的新型的游梁式抽油机平衡调整装置，其特征在于能实时监测抽油机运行状态和各项参数，包括电机电压、电流、有功功率、无功功率功率因数以及游梁运行位置等。可以实时得到由“电流法”、“平均功率法”等方法计算的平衡度。同时可以通过显示模块实时显示。
3.根据权利要求1所述的新型的游梁式抽油机平衡调整装置，其特征在于新的基于“极值功率”的平衡度调整方法。在某些特殊井况下，“电流法”“功率法”无法反映抽油机平衡程度优劣；应用基于“极值功率”的方法，可以实现在一定范围内的游梁式抽油机平衡度最优化调整。控制输出电路输出控制平衡块调整电机对平衡块调整或者为人工调整提供指导。
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