CN111472726B - 产量检测智能化抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种产量检测智能化抽油机，设置在油井处通过牵引抽油泵进行往复运动从而实现抽油，其特征在于，包括：抽油动作装置以及抽油控制装置，其中，抽油动作装置具有抽油传动机构以及驱动电机，抽油控制装置具有操作终端、变频器以及控制器。通过变频器测量获得流经驱动电机的当前电参数，然后根据当前电参数、固定电参数以及传动参数计算获得当前示功图。进一步于根据原点检测模块发送的脉冲信号计算获得当前冲次，并基于当前示功图以及抽油泵的容积计算获得抽油泵的抽油效率。接着根据获得的当前冲次以及抽油效率计算获得抽油泵的日产量。在获得当前示功图、当前冲次、抽油效率以及日产量后在操作终端中进行显示。

Description

产量检测智能化抽油机

技术领域

本发明属于抽油机设备技术领域，具体涉及一种产量检测智能化抽油机。

背景技术

常见的抽油机是油田广泛应用的传统抽油设备，通常由普通交流异步电动机直接拖动。其曲柄带以配重平衡块带动游梁，驱动油井下抽油泵做固定周期的上下往复运动，从而把油井下的油送到地面。

抽油机主要包含动作装置和控制装置。现如今抽油机的控制装置功能单一，仅具有对抽油机的冲次进行检测和调节，或者仅具有对抽油机的平衡进行检测和调节的供能。为了实现冲次检测、泵效检测、产量检测的目的需要利用多个设备分别进行检测，这些设备较多地设备分散在抽油井现场且安装繁杂，不便于统一管理和维护，这大大增加了生产的成本。因此，现如今缺少一种结构简单、设计合理、安装布设方便的抽油机，在检测冲次、泵效以及产量的同时对抽油泵进行智能控制，避免抽油机带故障运行，保证抽油机高效、低功耗、安全运行，减少能源浪费和设备损耗。

发明内容

为解决上述问题，提供一种产量检测智能化抽油机，设置在油井处可以自动检测抽油泵的产量，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种产量检测智能化抽油机，其特征在于，包括：抽油动作装置以及抽油控制装置，其中，抽油动作装置具有抽油传动机构以及驱动电机抽油传动机构与抽油泵连接，用于控制抽油泵进行往复运动从而实现抽油，抽油传动机构曲柄、曲柄支架以及原点检测机构，曲柄与曲柄支架连接，可以围绕曲柄与曲柄支架的连接点进行圆周运动，原点检测模块安装在曲柄支架上，用于在曲柄转动经过原点检测模块所在位置处时发送脉冲信号，驱动电机与抽油传动机构连接，用于驱动抽油传动机构进行往复运动；抽油控制装置具有操作终端、变频器以及控制器，操作终端，具有画面存储部、显示部、操作侧通信部以及操作侧控制部，变频器与驱动电机电连接，具有测量部、变频部、变频侧通信部以及变频侧控制部，控制器与变频器以及操作终端通信连接，具有示功图存储部、参数存储部、当前示功图生成获取部、冲次获取部、泵效计算部、产量计算部、控制侧通信部以及控制侧控制部，画面存储部存储有中存储有状态显示画面，状态显示画面具有产量显示区域，示功图存储部中存储有抽油动作装置正常工作状态下对应的示工图作为基准示功图，参数存储部中存储有驱动电机的固定电参数、抽油传动机构的传动参数以及抽油泵的容积，测量部用于测量并获取流经驱动电机的电流的当前的电流值、当前的电压值、当前的频率值以及当前的功率因数值作为当前电参数，变频器通信部将电参数发送给控制侧通信部，当前示功图生成获取部根据固定电参数、传动参数以及当前电参数计算获取当前状态下的示功图作为当前示功图，控制侧控制部根据当前示功图以及基准示功图生成对应的调整频率，进一步控制控制侧通信部将该调整频率作为调整信息发送给变频侧通信部，一旦变频侧通信部接收到调整信息，变频侧控制部就控制变频部根据调整信号对流经驱动电机的电流的频率进行调整，从而调整驱动电机的转动频率并实现对抽油动作装置抽油效率的调整，原点检测模块与控制器通信连接，控制侧通信部接收原点检测模块发送的脉冲信号，冲次获取部根据接收到的脉冲信号以及接收到脉冲信号的时间进行计算从而获得每分钟抽油泵通进行往复运动的次数作为当前冲次，泵效计算部根据获取的当前示功图计算抽油泵一个往复冲程内带载行程占总行程的百分比作为抽油效率，产量计算部根据获得的抽油效率以及存储的抽油泵的容积进行计算，从而获得与当前示功图对应的一个往复冲程内抽油泵的抽油量，进一步根据该抽油量以及当前冲次进行计算，从而获得抽油泵当天抽油的量作为日产量，一旦获得日产量，控制侧控制部就控制控制侧通信部将日产量作为产量信息发送给操作终端，操作侧控制部根据操作侧通信部接收到的产量信息控制显示部显示状态显示画面并在该画面的产量显示区域显示日产量。

发明作用与效果

根据本发明的产量检测智能化抽油机，通过变频器测量获得流经驱动电机的电流的电压、电流、频率以及功率因素作为当前电参数，然后在检测到抽油泵完成一个冲程后根据当前电参数、固定电参数以及传动参数计算获得抽油泵与当前冲程对应的示功图作为当前示功图。进一步于根据原点检测模块发送的脉冲信号计算获得当前冲次，并基于当前示功图以及抽油泵的容积计算获得抽油泵的抽油效率。接着根据获得的当前冲次以及抽油效率计算获得抽油泵的日产量。在获得当前示功图、当前冲次、抽油效率以及日产量后在操作终端中进行显示，使工人可以通过操作终端简单的读取当前抽油机的状态，快速了解该抽油机的产量，便于安排该抽油机的所处油井的生产计划，提高生产效率。基于当前示功图对驱动电机的频率进行调整从而控制抽油泵的抽油效率，根据当前示功图与基准示功图比对后的偏移生成调整频率从而调整驱动电机的电流的频率，最终实现对抽油泵效率的调节。

附图说明

图1是本发明实施例的产量检测智能化抽油机的构成示意图；

图2是本发明实施例的抽油动作装置的结构示意图；

图3是本发明实施例的抽油控制装置的结构示意图；

图4是本发明实施例的变频器的结构示意图；

图5是本发明实施例的操作终端的结构示意图；

图6是本发明实施例的状态显示画面；

图7是本发明实施例的控制器的结构示意图；

图8是本发明实施例的当前示功图与基准示功图的比对示意图；

图9是本发明实施例的产量检测智能化抽油机抽油过程的流程图；

图10是本发明实施例中抽油过程发生故障时故障处理和警报过程的流程图。

具体实施方式

以下结合附图以及实施来说明本发明的具体实施方式。

作为一种实施形态，本发明提供了一种产量检测智能化抽油机，设置在油井处通过牵引抽油泵进行往复运动从而实现抽油，其特征在于，包括：抽油动作装置以及抽油控制装置，其中，抽油动作装置具有抽油传动机构以及驱动电机抽油传动机构与抽油泵连接，用于控制抽油泵进行往复运动从而实现抽油，抽油传动机构曲柄、曲柄支架以及原点检测机构，曲柄与曲柄支架连接，可以围绕曲柄与曲柄支架的连接点进行圆周运动，原点检测模块安装在曲柄支架上，用于在曲柄转动经过原点检测模块所在位置处时发送脉冲信号，驱动电机与抽油传动机构连接，用于驱动抽油传动机构进行往复运动；抽油控制装置具有操作终端、变频器以及控制器，操作终端，具有画面存储部、显示部、操作侧通信部以及操作侧控制部，变频器与驱动电机电连接，具有测量部、变频部、变频侧通信部以及变频侧控制部，控制器与变频器以及操作终端通信连接，具有示功图存储部、参数存储部、当前示功图生成获取部、冲次获取部、泵效计算部、产量计算部、控制侧通信部以及控制侧控制部，画面存储部存储有中存储有状态显示画面，状态显示画面具有产量显示区域，示功图存储部中存储有抽油动作装置正常工作状态下对应的示工图作为基准示功图，参数存储部中存储有驱动电机的固定电参数、抽油传动机构的传动参数以及抽油泵的容积，测量部用于测量并获取流经驱动电机的电流的当前的电流值、当前的电压值、当前的频率值以及当前的功率因数值作为当前电参数，变频器通信部将电参数发送给控制侧通信部，当前示功图生成获取部根据固定电参数、传动参数以及当前电参数计算获取当前状态下的示功图作为当前示功图，控制侧控制部根据当前示功图以及基准示功图生成对应的调整频率，进一步控制控制侧通信部将该调整频率作为调整信息发送给变频侧通信部，一旦变频侧通信部接收到调整信息，变频侧控制部就控制变频部根据调整信号对流经驱动电机的电流的频率进行调整，从而调整驱动电机的转动频率并实现对抽油动作装置抽油效率的调整，原点检测模块与控制器通信连接，控制侧通信部接收原点检测模块发送的脉冲信号，冲次获取部根据接收到的脉冲信号以及接收到脉冲信号的时间进行计算从而获得每分钟抽油泵通进行往复运动的次数作为当前冲次，泵效计算部根据获取的当前示功图计算抽油泵一个往复冲程内带载行程占总行程的百分比作为抽油效率，产量计算部根据获得的抽油效率以及存储的抽油泵的容积进行计算，从而获得与当前示功图对应的一个往复冲程内抽油泵的抽油量，进一步根据该抽油量以及当前冲次进行计算，从而获得抽油泵当天抽油的量作为日产量，一旦获得日产量，控制侧控制部就控制控制侧通信部将日产量作为产量信息发送给操作终端，操作侧控制部根据操作侧通信部接收到的产量信息控制显示部显示状态显示画面并在该画面的产量显示区域显示日产量。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，所述控制部还具有偏移判断部，所述偏移判断部用于将所述当前示功图与所述基准示功图进行比对，判断所述当前示功图相对于所述基准示功图是否存在偏移，若判断为是，则所述控制侧控制部基于所述偏移生成所述调整频率。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，状态显示画面还具有冲次显示区域、泵效显示区域、示功图显示区域，一旦获取到当前冲次，控制侧控制部就控制控制侧通信部将当前冲次作为冲次信息发送给操作侧通信部，一旦获取到抽油效率，控制侧控制部就控制控制侧通信部将抽油效率作为泵效信息发送给操作侧通信部，一旦获取到当前示功图，控制侧控制部就控制控制侧通信部将当前示功图作为示功图信息发送给操作侧通信部，一旦操作侧通信部接收到冲次信息、泵效信息以及示功图信息，操作侧控制部就控制显示部在状态显示画面中冲次显示区域、泵效显示区域以及示功图显示区域显示对应的当前冲次、抽油效率以及当前示功图。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，状态显示画面还具有启动按钮以及停止按钮，变频侧控制部还具有启动频率存储部，启动频率存储部中存储有预设的启动频率，当工人按下启动按钮，操作侧控制部就控制操作侧通信部向控制器发送一个启动信号，一旦控制侧通信部接收到停止信号，控制侧通信部就将该启动信号发送给变频器，一旦变频侧通信部接收到启动信号，变频侧控制部就根据启动频率控制变频部对流经驱动电机的电流进行变频使得该电流的频率与启动频率相等，当工人按下停止按钮，操作侧控制部就控制操作侧通信部向控制器发送一个停止信号，一旦控制侧通信部接收到停止信号，控制侧通信部就将该停止信号发送给变频器，一旦变频侧通信部接收到停止信号，变频侧控制部就控制变频部对流经驱动电机的电流进行变频使得该电流的频率逐渐变为零，从而控制抽油动作装置停止工作。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，抽油传动机构还具有游梁支架、游梁、驴头以及减速器，游梁支架固定安装在地面上，用于安装游梁，游梁以游梁与游梁支架的连接点为支点进行往复运动，游梁与曲柄连接并随着曲柄的圆周运动进行往复运动，驴头固定安装在游梁上与游梁一起进行往复运动，减速器一端与驱动电机连接，另一端与曲柄连接，用于传递驱动电机的转矩并降低转速，传动参数包括减速器的传动比、曲柄的旋转半径、游梁的旋转半径以及驴头的垂直行程。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，固定电参数包括驱动电机的额定电压、额定频率、额定电流、极数、额定功率、额定转速。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，一旦控制侧通信部接收到原点检测模块发送的脉冲信号，当前示功图生成获取部就生成并获取当前示功图。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，示功图存储部中还存储有抽油的过程中发生严重故障时对应的多个严重故障示功图，并对应存储有相应的故障名称，控制器还具有故障判断部以及警报部，输入显示画面还具有故障显示区域，一旦当前示功图生成获取部获取当前示功图，控制侧控制部就控制故障判断部判断当前示功图与严重故障示功图中的任意一个是否相同，若判断为是，则控制侧控制部控制控制侧通信部发送一个严重故障信号给变频侧通信部，同时控制警报部发出警报，并控制控制侧通信部将与当前示功图相同的严重故障示功图对应的故障名称作为故障信息发送给操作终端，一旦变频侧通信部接收到严重故障信号，变频侧控制部就控制变频部对流经驱动电机的电流进行变频使得该电流的频率逐渐变为零，从而控制抽油动作装置停止工作，一旦操作侧通信部接收到故障信息，操作侧控制部就控制显示部在输入显示画面的故障显示区域显示相应的故障名称。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，述示功图存储部中还存储有抽油的过程中发生轻微故障时对应的多个示功图作为轻微故障示功图，并对应存储有相应的故障名称，控制器还具有故障判断部，输入显示画面还具有故障显示区域，参数存储部中还存储有与各个轻微故障示功图相对应的控制频率，一旦当前示功图生成获取部获取当前示功图，控制侧控制部就控制故障判断部判断当前示功图与轻微故障示功图中的任意一个是否相同，若判断为是，则控制侧控制部控制侧通信部将该轻微故障示功图相对应控制频率作为轻微故障信息发送给变频侧通信部，同时控制控制侧通信部将与当前示功图相同的轻微故障示功图对应的故障名称作为故障信息发送给操作终端，一旦变频侧通信部接收到轻微故障信息，变频侧控制部就根据控制频率控制变频部对流经驱动电机的电流进行变频，一旦操作侧通信部接收到故障信息，操作侧控制部就控制显示部在输入显示画面的故障显示区域显示相应的故障名称。

<实施例>

图1是本发明实施例的产量检测智能化抽油机的构成示意图。

如图1所示，本实施例提供一种产量检测智能化抽油机100，设置在油井处可以根据工人设置的泵效牵引抽油泵200进行抽油。

产量检测智能化抽油机100包括抽油动作装置1以及抽油控制装置2。

抽油动作装置1一端与抽油控制装置2连接，另一端与抽油泵200连接，用于牵引抽油泵200进行往复运动从而实现抽油。

图2是本发明实施例的抽油动作装置的结构示意图。

如图2所示，抽油动作装置1具有抽油传动机构11以及驱动电机12。

抽油传动机构11与抽油泵200连接，用于控制抽油泵200进行活塞运动从而实现抽油。

抽油传动机构11具有减速器111、曲柄支架112、曲柄113、游梁支架114、游梁115、驴头116以及原点检测模块117。

减速器111一端与驱动电机12连接，另一端与曲柄113连接，用于传递驱动电机12的转矩从而驱动曲柄113旋转并降低转速。

曲柄支架112固定安装在地面上。

曲柄113连接在曲柄支架112上可以围绕曲柄113与曲柄支架112的连接点进行圆周运动。

游梁支架114固定连接在地面上。

游梁115一端通过连杆与曲柄113连接，同时在靠近自身中间的位置处与游梁支架114连接，可以以游梁115与游梁支架114的连接点为支点随着曲柄113的圆周运动进行往复运动。

驴头116安装在游梁115与曲柄113连接的位置相反的一端，可以随游梁115一起进行往复运动。驴头116的一端通过牵引绳与抽油泵200连接(图中未示出)。

原点检测模块117安装在曲柄支架112上并与抽油控制装置2通信连接，每当曲柄113转动经过原点检测模块117所在位置处时，原点检测模块117就向抽油控制装置2发送一次脉冲信号。

本实施例中，原点检测模块117为接近开关，每当曲柄113转动经过接近开关所在位置处时向抽油控制装置发送脉冲信号。

驱动电机12与减速器111连接，用于驱动减速器111转动从而驱动与减速器111连接的曲柄113进行旋转运动，进一步驱动与曲柄113通过连杆连接的游梁115、安装在游梁115上的驴头116以及与驴头116通过牵引绳连接的抽油泵200进行往复运动。

在其他实施例中，抽油传动机构11也可以不具有游梁115。只要能在驱动电机12的驱动下带动抽油泵200进行上下往复运动的抽油传动机构都可以实现本发明的产量检测和智能化的目的。

图3是本发明实施例的抽油控制装置的结构示意图。

如图3所示，抽油控制装置2具有变频器21、操作终端22、控制器23以及，其中变频器21与驱动电机12电连接，控制器22与变频器21以及控制器22与操作终端23通过通信网络24通信连接。

图4是本发明实施例的变频器的结构示意图。

如图4所示，变频器21具有测量部211、变频部212、启动频率存储部213、变频侧通信部214以及变频侧控制部215。

测量部211用于测量并获取流经驱动电机12的电流的当前的电流值I、当前的电压值U、当前的频率值f以及当前的功率因数值

作为当前电参数。

变频部212用于对流经驱动电机12的电流的频率进行调整，从而调整驱动电机12的转动频率，进一步改变抽油动作装置1的抽油效率。

启动频率存储部213中存储有预设的启动频率，当变频侧通信部214接收到启动信号，变频侧控制部215就控制变频部212根据存储的启动频率对流经驱动电机12的电流进行变频使得该电流的频率与启动频率相等。

本实施例中，变频部212进行变频的过程是逐渐进行的。变频部212根据启动频率将经驱动电机12的电流的频率从零开始逐步变到与启动频率相等，以减少电流对驱动电机12的冲击。

变频侧通信部214用于进行变频器21与控制器23之间的数据通信。

变频侧控制部215含有用于对变频器21的各个构成部件的工作进行控制的计算机程序。

图5是本发明实施例的操作终端的结构示意图。

如图5所示，操作终端22具有画面存储部221、显示部222、操作侧通信部223以及操作侧控制部224。

画面存储部221中存储有状态显示画面。

图6是本发明实施例的状态显示画面。

如图6所示，状态显示画面具有用于显示日产量的产量显示区域2211、用于显示当前冲次的冲次显示区域2212、用于显示抽油效率的泵效显示区域2213、用于在发生故障时显示故障名称的故障显示区域2214、用于显示当前示功图的示功图显示区域2215、用于控制抽油机启动的启动按钮2216以及用于控制抽油机停止的停止按钮2217。

显示部222显示状态显示画面并在该画面中显示日产量、当前冲次、抽油效率、故障名称以及当前示功图让工人对产量检测智能化抽油机100的工作状态进行读取。同时显示启动按钮2216和停止按钮2217，让工人按下从而控制产量检测智能化抽油机100的启动和停止。

一旦工人按下启动按钮2216，操作侧控制部224就控制操作侧通信部向控制器23发送一个启动信号，控制器23将该启动信号发送给变频器21。当变频侧控制部接收到启动信号，变频侧控制部215就控制变频部212根据存储的启动频率对流经驱动电机12的电流进行变频使得该电流的频率与启动频率相等。

一旦工人按下启动按钮2216，操作侧控制部224就控制操作侧通信部向控制器23发送一个停止信号，控制器23将该停止信号发送给变频器21。当变频侧控制部接收到停止信号，变频侧控制部215就控制变频部212对流经驱动电机12的电流进行变频使得该电流的频率逐渐变为零，从而控制抽油动作装置1停止工作。

操作侧通信部223用于进行操作终端22与控制器23之间的数据通信。

操作侧控制部224含有用于对操作终端22的各个构成部件的工作进行控制的计算机程序。

图7是本发明实施例的控制器的结构示意图。

如图7所示，控制器23具有示功图存储部231、参数存储部232、当前示功图生成获取部233、故障判断部234、偏移判断部235、冲次获取部236、泵效计算部237、产量计算部238、警报部239、控制侧通信部240、以及控制侧控制部241。

示功图存储部231中存储有抽油动作装置1正常工作状态下对应的示工图作为基准示功图，抽油的过程中发生严重故障时对应的多个严重故障示功图和对应的故障名称以及抽油的过程中发生轻微故障时对应的多个轻微故障示功图和相应的故障名称。

本实施例中，严重故障示功图包括抽油泵200发生泄漏、抽油泵200严重磨损或断裂等若抽油动作装置1继续牵引抽油泵200继续动作会导致严重后果造成严重经济损失的示功图。

本实施例中，轻微故障示功图包括油井中气体过多、油井中含沙等若抽油动作装置1继续牵引抽油泵200继续动作不会导致严重后果的示功图。由于抽油机停机检查维修耗费的时间很长，一般需要两到三天，若轻微故障示功图相对应的故障发生时，控制抽油动作装置1停止抽油可能造成更大的经济损失。

参数存储部232中存储有抽油传动机构11的传动参数、驱动电机12的固定电参数、抽油泵200的容积以及与轻微故障示功图相对应的控制频率。

本实施例中，传动参数包括减速器111的传动比、游梁115的旋转半径、曲柄113的旋转半径以及驴头113的垂直行程。固定电参数包括驱动电机12的额定电压、额定频率、额定电流、极数、额定功率、额定转速、最高频率以及最低频率。

在其他实施例中，根据抽油传动机构11的组成部分的不同，存储的传动参数应该包含与抽油传动机构11相对应的参数。

本实施例中，存储的容积的值与抽油泵200有关，根据牵引的抽油泵200的不同，可以对参数存储部232中存储的容积进行修改。

当前示功图生成获取部233根据参数存储部232中存储的固定电参数、传动参数以及变频器21的测量部211测量获得的当前电参数计算获取当前状态下的示功图作为当前示功图。

一旦获取到当前示功图，控制侧控制部241就控制控制侧通信部240将当前示功图作为示功图信息发送给操作终端22的操作侧通信部223。一旦操作侧通信部接收到示功图信息，操作侧控制部224就控制显示部222在输入显示画面的示功图显示区域2215显示当前示功图。

本实施例中，根据当前电参数中的当前的电流值I、当前的电压值U以及当前的功率因数值

计算获得驱动电机12的有功功率P，计算公式为：

根据当前的频率值f计算获得驱动电机12的转矩T，计算公式为：

计算获得的转矩T即为示功图中的纵坐标的载荷。

在其他实施例中，由于影响载荷的因素还包括驱动电机12本身的参数以及抽油传动机构的效率，因此在计算载荷的过程中，还需要考虑固定电参数和传动参数的影响，计算过程更为复杂。

本实施例中，驱动电机12驱动减速器114以及与减速器114连接的曲柄转动时，曲柄旋转到的任意位置与连接在游梁上的驴头113牵引抽油泵往复移动的任意位置一一对应。根据测量部211获得的当前的电压值U、点前的功率因数值

当前的频率值f、传动比、曲柄的旋转半径、游梁的旋转半径以及驴头的垂直行程，设抽油泵200在最低点时冲程为0，计算获得当前状态下与载荷对应的抽油泵200的冲程。最后根据获得的载荷和冲程生成当前示功图。

故障判断部234用于判断当前示功图与存储的严重故障示功图或轻微故障示功图中的任意一个是否相同。

若与严重故障示功图中的任意一个相同，则控制侧控制部241就控制控制侧通信部240发送一个严重故障信号给变频侧通信部214，同时控制警报部239发出警报，并控制控制侧通信部240将与当前示功图相同的严重故障示功图对应的故障名称作为故障信息发送给操作侧通信部223。

当变频侧通信部214接收到严重故障信号，变频侧控制部215就控制变频部212对流经驱动电机12的电流进行变频使得该电流的频率逐渐变为零，从而控制抽油动作装置1停止工作。

当操侧通信部223接收到故障信息，操作侧控制部224就控制显示部222在输入显示画面的故障显示区域2213显示对应的故障名称。

本实施例中，警报部239为一个红色警报灯，控制侧控制部241控制警报部239发出警报即为红色警报灯亮起。在其他实施例中警报部也可以是一个蜂鸣器，通过发出蜂鸣进行警报。

若与轻微故障示功图中的任意一个相同，则控制侧控制部241就控制控制侧通信部240将该轻微故障示功图相对应控制频率作为轻微故障信息发送给变频侧通信部214，同时控制控制侧通信部240将与当前示功图相同的严重故障示功图对应的故障名称作为故障信息发送给操作侧通信部223，

当变频侧通信部214接收到轻微故障信息，变频侧控制部215就根据对应的控制频率控制变频部212对流经驱动电机12的电流进行变频。

本实施例中，控制频率低于流过驱动电机的电流的当前的频率值，从而通过降低抽油动作装置1牵引抽油泵200的进行抽油的冲次，减少因为轻微故障可能造成的损失。

当操侧通信部223接收到故障信息，操作侧控制部224就控制显示部222在输入显示画面的故障显示区域2213显示对应的故障名称。

图8是本发明实施例的当前示功图与基准示功图的比对示意图。

如图8所示，偏移判断部235用于将当前示功图与基准示功图进行比对，判断当前示功图相对于基准示功图是否存在偏移。若判断存在偏移，控制侧控制部241就根据偏移生成调整频率并控制控制侧通信部240将该调整频率作为调整信号发送给变频侧通信部214。

本实施例中，计算获得的当前示功图如图中黑色实现所示，基准示功图如图中灰色实线所示。从图中可以看出，基准示功图的AB段曲线与当前示功图的A′B′段的曲线并不重合，两者之间存在偏移。

冲次获取部236用于根据原点检测模块117发送的脉冲信号以及接收到脉冲信号的时间进行计算从而获得每分钟抽油泵进行往复运动的次数作为当前冲次。

本实施例中，原点检测模块117每发送一次脉冲信号，表示曲柄113完成一周旋转，也即抽油传动机构11完成一个冲次。每当控制侧通信部240接收到一次原点检测模块117发送的脉冲信号，控制侧控制部241就控制当前示功图生成获取部234就生成一张当前示功图。

在其他实施例中，原点检测模块117可以为距离传感器。距离传感器根据检测到的与曲柄113的距离向抽油控制侧通信部240发送检测信号。控制侧控制部241根据接收到的检测信号判断曲柄113是否完成一周的旋转，并在判断为是时控制当前示功图生成获取部234生成一张当前示功图。

一旦获取到当前冲次，控制侧控制部241就控制控制侧通信部240将当前冲次作为冲次信息发送给操作终端22的操作侧通信部223。一旦操作侧通信部接收到冲次信息，操作侧控制部224就控制显示部222在输入显示画面的冲次显示区域2212显示当前冲次。

本其他实施例中，控制器23还可以具有累计提升次数获取部，用于根据接收到的脉冲信号进行累计计算从而获取抽油泵200的累计提升次数。同时在操作终端22的显示部222显示的状态显示画面的相应区域对累计提升次数进行显示。状态显示画面还可以具有复位按钮。一旦工人按下复位按钮，控制器23就对累计提升次数获取部累计计算的抽油泵200的累计提升次数进行清零。

泵效计算部237根据当前示功图计算抽油泵200在一个往复冲程内带载行程占总行程的百分比作为抽油效率。

一旦获取到抽油效率，控制侧控制部241就控制控制侧通信部240将抽油效率作为泵效信息发送给操作终端22的操作侧通信部223。一旦操作侧通信部接收到抽油效率，操作侧控制部224就控制显示部222在输入显示画面的泵效显示区域2213显示抽油效率。

产量计算部238根据获得的抽油效率以及存储的抽油泵200的容积进行计算，从而获得与当前示功图对应的一个往复冲程内抽油泵200的抽油量，进一步根据该抽油量以及当前冲次进行计算，从而获得抽油泵当天抽油的量作为日产量。

一旦获取到日产量，控制侧控制部241就控制控制侧通信部240将日产量作为产量信息发送给操作终端22的操作侧通信部223。一旦操作侧通信部接收到产量信息，操作侧控制部224就控制显示部222在输入显示画面的产量显示区域2211显示日产量。

在其他实施例中，控制器23还可以具有年产量计算部。年产量计算部根据获得的日常量以及一年的天数可以获得年产量预估值。在获得年产量预估值后可以在操作终端的显示部显示的状态显示画面对应的区域进行显示。

控制侧通信部240用于进行控制器23与操作终端22以及控制器23与变频器21之间的数据通信。

以及控制侧控制部241含有用于对控制器23与的各个构成部件的工作进行控制的计算机程序。

图9是本发明实施例的产量检测智能化抽油机抽油过程的流程图。

如图9所示，产量检测智能化抽油机100的抽油的过程如下：

步骤S1，工人按下启动按钮2216后，变频器21根据启动频率对流经驱动电机12的电流的频率进行变频，使得该电流的频率从零开始逐步增大到与启动频率相等从而使抽油动作机构1开始牵引抽油泵进行抽油，然后进入步骤S2；

步骤S2，测量并获取流经驱动电机12的电流的当前的电流值、当前的电压值、当前的频率值以及当前的功率因数值作为当前电参数并进行发送，然后进入步骤S3；

步骤S3，根据接收到的当前电参数以及存储的固定电参数以及传动参数进行计算从而获取当前示功图，然后进入步骤S4；

步骤S4，根据接收到的脉冲信号以及接收到脉冲信号的时间尽心该计算获得每分钟抽油泵200进行往复运动的次数作为当前冲次，然后进入步骤S5；

步骤S5，根据获取的当前示功图计算抽油泵200在一个往复冲程内带载行程占总行程的百分比作为抽油效率，然后进入步骤S6；

步骤S6，根据获得的抽油效率以及存储的抽油泵200的容积进行计算，从而获得与当前示功图对应的一个往复冲程内抽油泵200的抽油量，进一步根据该抽油量以及当前冲次进行计算从而获得抽油泵200当天抽油的量作为日产量，然后进入步骤S7；

步骤S7，显示部222显示状态显示画面并在相应的区域显示当前示功图、当前冲次、抽油效率以及日产量，然后进入步骤S8；

步骤S8，将获取的当前示功图与存储的多个严重故障示功图以及多个轻微故障示功图进行比对，判断当前示功图与任意一个严重故障示功图或轻微故障示功图是否相同，若判断为相同则进入故障警报过程然后进入结束状态，若判断为不同则进入步骤S9；

步骤S9，判断获取的当前示功图相对于生成的基准示功图是否存在偏移，若判断为否则进入步骤S2，若判断为是则进入步骤S10；

步骤S10，根据偏移生成调整频率，进一步根据该调整频率调整流经驱动电机12的电流的频率，从而实现对抽油动作装置1的抽油效率的调整，然后进入步骤S2；

步骤S11，进行故障处理和报警过程，然后进入结束状态。

图10是本发明实施例中抽油过程发生故障时故障处理和警报过程的流程图。

如图10所示，故障处理和警报过程如下：

步骤T1，判断当前示功图与哪一种故障示功图相同，若故障判断部235判断当前示功图与严重故障示功图相同则进入步骤T2，若故障判断部235判断当前示功图与轻微故障示功图相同则进入步骤T4；

步骤T2，控制侧控制部241控制警报部239发出警报，同时控制侧通信部240向变频侧通信部213发送一个严重故障信号，然后进入步骤T3；

步骤T3，变频侧控制部214控制变频部212对流经驱动电机12的电流进行变频使得该电流的频率逐渐变为零，从而控制抽油动作装置1停止工作，然后进入步骤T6；

步骤T4，控制侧控制部241控制侧通信部240将参数存储部中存储的与当前示功图相同的轻微故障示功图相对应的控制频率作为轻微故障信息发送给变频侧通信部，然后进入步骤T5；

步骤T5，变频侧控制部214就根据对应的控制频率控制变频部212对流经驱动电机12的电流进行变频，然后进入步骤T6；

步骤T6，控制侧控制部241控制控制侧通信部240将与严重故障示功图或轻微故障示功图相对应的故障名称作为故障信息发送给操作侧通信部223，然后进入步骤T7；

步骤T7，操作侧控制部224就控制显示部222在输入显示画面的故障显示区域2213显示对应的故障名称，然后进入结束状态。

实施例作用与效果

根据本实施例提供的产量检测智能化抽油机，通过变频器测量获得流经驱动电机的电流的电压、电流、频率以及功率因素作为当前电参数，然后在检测到抽油泵完成一个冲程后根据当前电参数、固定电参数以及传动参数计算获得抽油泵与当前冲程对应的示功图作为当前示功图。进一步于根据原点检测模块发送的脉冲信号计算获得当前冲次，并基于当前示功图以及抽油泵的容积计算获得抽油泵的抽油效率。接着根据获得的当前冲次以及抽油效率计算获得抽油泵的日产量。在获得当前示功图、当前冲次、抽油效率以及日产量后在操作终端中进行显示，使工人可以通过操作终端简单的读取当前抽油机的状态，快速了解该抽油机的产量，便于安排该抽油机的所处油井的生产计划，提高生产效率。

根据本实施例提供的产量检测智能化抽油机，基于当前示功图对驱动电机的频率进行调整从而控制抽油泵的抽油效率，根据当前示功图与基准示功图比对后的偏移生成调整频率从而调整驱动电机的电流的频率，最终实现对抽油泵效率的调节。这实现了抽油机的智能化运行，减少了劳动力的需求，也便于油田大规模智能化的运营的实现。

根据本实施例提供的泵效调整智能化抽油机，通过故障判断部将当前示功图与严重故障示功图进行比对判断两者是否相同，进一步在判断为是时，警报部的红色警报灯亮起并在操作终端显示对应的故障名称，同时通过调整流经驱动电机的电流的频率变为零从而控制抽油动作装置停止牵引抽油泵抽油。使得在生产过程中发生严重故障时，可以及时停止生产，避免造成更大的经济损失。同时通过明显的红色警报灯提示工人该抽油机发生了严重的故障导致停机，需要尽快进行维修处理。

根据本实施例提供的泵效调整智能化抽油机，通过故障判断部将当前示功图与轻微故障示功图进行比对判断两者是否相同，进一步在判断为是时，在操作终端显示对应的故障名称，同时根据对应的控制频率调整流经驱动电机的电流的频率，从而降低抽油动作装置牵引抽油泵进行抽油的冲次。由于冲次的降低，减少了抽油机在轻微故障下不停机而继续生产导致的损失。由于停机维修需要的时间很长，一般需要两到三天，所以在轻微故障发生时部不控制抽油动作装置停止工作可以避免造成更大的经济损失。而通过操作终端对故障名称的显示，工人可以直观的知晓该抽油机发生的故障内容，便于安排定期的维护检查。

根据本实施例提供的泵效调整智能化抽油机，通过变频器对流经驱动电机的电流的当前的电流值、当前的电压值、当前的功率因数以及当前的频率进行测量。根据这些当前电参数、驱动电机的固定电参数以及抽油传动机构的传动参数，计算获得抽油过程的当前示功图。由于对流经驱动电机的当前电参数的测量受温度、湿度等环境因素影响较小，提高了计算获得的当前示功图的精确度。进一步的提高了对抽油泵抽油动作的控制的精确度。

上述实施例仅用于举例说明本发明的具体实施方式，而本发明不限于上述实施例的描述范围。

Claims (9)

1.一种产量检测智能化抽油机，设置在油井处通过牵引抽油泵进行往复运动从而实现抽油，其特征在于，包括：

抽油动作装置以及抽油控制装置，

其中，所述抽油动作装置具有抽油传动机构以及驱动电机，

所述抽油传动机构与所述抽油泵连接，用于控制所述抽油泵进行往复运动从而实现所述抽油，

所述抽油传动机构包括曲柄、曲柄支架以及原点检测模块，

所述曲柄与所述曲柄支架连接，可以围绕所述曲柄与所述曲柄支架的连接点进行圆周运动，

所述原点检测模块安装在所述曲柄支架上，用于在所述曲柄转动经过所述原点检测模块所在位置处时发送脉冲信号，

所述驱动电机与所述抽油传动机构连接，用于驱动所述抽油传动机构进行往复运动；

所述抽油控制装置具有操作终端、变频器以及控制器，

所述操作终端，具有画面存储部、显示部、操作侧通信部以及操作侧控制部，

所述变频器与所述驱动电机电连接，所述变频器具有测量部、变频部、变频侧通信部以及变频侧控制部，

所述控制器与所述变频器以及所述操作终端通信连接，所述控制器具有示功图存储部、参数存储部、当前示功图生成获取部、冲次获取部、泵效计算部、产量计算部、控制侧通信部以及控制侧控制部，

所述画面存储部存储有状态显示画面，

所述状态显示画面具有产量显示区域，

所述示功图存储部中存储有所述抽油动作装置正常工作状态下对应的示功图作为基准示功图，

所述参数存储部中存储有所述驱动电机的固定电参数、所述抽油传动机构的传动参数以及所述抽油泵的容积，

所述测量部用于测量并获取流经所述驱动电机的电流的当前的电流值、当前的电压值、当前的频率值以及当前的功率因数值作为当前电参数，

所述变频器通信部将所述当前电参数发送给所述控制侧通信部，

所述当前示功图生成获取部根据所述固定电参数、所述传动参数以及所述当前电参数计算获取当前状态下的所述示功图作为所述当前示功图，

所述控制侧控制部根据所述当前示功图以及所述基准示功图生成对应的调整频率，进一步控制所述控制侧通信部将该调整频率作为调整信息发送给所述变频侧通信部，

一旦所述变频侧通信部接收到所述调整信息，所述变频侧控制部就控制所述变频部根据所述调整信息对流经所述驱动电机的电流的频率进行调整，从而调整所述驱动电机的转动频率并实现对所述抽油动作装置抽油效率的调整，

所述原点检测模块与所述控制器通信连接，所述控制侧通信部接收所述原点检测模块发送的所述脉冲信号，

所述冲次获取部根据接收到的所述脉冲信号以及接收到所述脉冲信号的时间进行计算从而获得每分钟所述抽油泵进行所述往复运动的次数作为当前冲次，

所述泵效计算部根据获取的所述当前示功图计算所述抽油泵一个往复冲程内带载行程占总行程的百分比作为抽油效率，

所述产量计算部根据获得的所述抽油效率以及存储的所述抽油泵的容积进行计算，从而获得与所述当前示功图对应的一个往复冲程内所述抽油泵的抽油量，进一步根据该抽油量以及所述当前冲次进行计算，从而获得所述抽油泵当天抽油的量作为日产量，

一旦获得所述日产量，所述控制侧控制部就控制所述控制侧通信部将所述日产量作为产量信息发送给所述操作终端，所述操作侧控制部根据所述操作侧通信部接收到的所述产量信息控制所述显示部显示所述状态显示画面并在该画面的所述产量显示区域显示所述日产量。

2.根据权利要求1所述的产量检测智能化抽油机，其特征在于：

其中，所述控制部还具有偏移判断部，

所述偏移判断部用于将所述当前示功图与所述基准示功图进行比对，判断所述当前示功图相对于所述基准示功图是否存在偏移，

若判断为是，则所述控制侧控制部基于所述偏移生成所述调整频率。

3.根据权利要求1所述的产量检测智能化抽油机，其特征在于：

其中，所述状态显示画面还具有冲次显示区域、泵效显示区域以及示功图显示区域，

一旦获取到所述当前冲次，所述控制侧控制部就控制所述控制侧通信部将所述当前冲次作为冲次信息发送给所述操作侧通信部，

一旦获取到所述抽油效率，所述控制侧控制部就控制所述控制侧通信部将所述抽油效率作为泵效信息发送给所述操作侧通信部，

一旦获取到所述当前示功图，所述控制侧控制部就控制所述控制侧通信部将所述当前示功图作为示功图信息发送给所述操作侧通信部，

一旦所述操作侧通信部接收到所述冲次信息、所述泵效信息以及所述示功图信息，所述操作侧控制部就控制所述显示部在所述状态显示画面中所述冲次显示区域、所述泵效显示区域以及所述示功图显示区域显示对应的所述当前冲次、所述抽油效率以及所述当前示功图。

4.根据权利要求1所述的产量检测智能化抽油机，其特征在于：

其中，所述状态显示画面还具有启动按钮以及停止按钮，

所述变频侧控制部还具有启动频率存储部，

所述启动频率存储部中存储有预设的启动频率，

当工人按下所述启动按钮，所述操作侧控制部就控制所述操作侧通信部向所述控制器发送一个启动信号，

一旦所述控制侧通信部接收到所述启动信号，所述控制侧通信部就将该启动信号发送给所述变频器，

一旦所述变频侧通信部接收到所述启动信号，所述变频侧控制部就根据所述启动频率控制所述变频部对流经所述驱动电机的电流进行变频使得该电流的频率与所述启动频率相等，

当所述工人按下所述停止按钮，所述操作侧控制部就控制所述操作侧通信部向所述控制器发送一个停止信号，

一旦所述控制侧通信部接收到所述停止信号，所述控制侧通信部就将该停止信号发送给所述变频器，

一旦所述变频侧通信部接收到所述停止信号，所述变频侧控制部就控制所述变频部对流经所述驱动电机的电流进行变频使得该电流的频率逐渐变为零，从而控制所述抽油动作装置停止工作。

5.根据权利要求1所述的产量检测智能化抽油机，其特征在于：

其中，所述抽油传动机构还具有游梁支架、游梁、驴头以及减速器，

所述游梁支架固定安装在地面上，用于安装所述游梁，所述游梁以所述游梁与所述游梁支架的连接点为支点进行往复运动，

所述游梁与所述曲柄连接并随着所述曲柄的圆周运动进行往复运动，

所述驴头固定安装在所述游梁上与所述游梁一起进行往复运动，

所述减速器一端与所述驱动电机连接，另一端与所述曲柄连接，用于传递驱动电机的转矩并降低转速，

所述传动参数包括所述减速器的传动比、所述曲柄的旋转半径、所述游梁的旋转半径以及所述驴头的垂直行程。

6.根据权利要求1所述的产量检测智能化抽油机，其特征在于：

其中，所述固定电参数包括所述驱动电机的额定电压、额定频率、额定电流、极数、额定功率以及额定转速。

7.根据权利要求1所述的产量检测智能化抽油机，其特征在于：

其中，一旦所述控制侧通信部接收到所述原点检测模块发送的所述脉冲信号，所述当前示功图生成获取部就生成并获取所述当前示功图。

8.根据权利要求1所述的产量检测智能化抽油机，其特征在于：

其中，所述示功图存储部中还存储有所述抽油的过程中发生严重故障时对应的多个严重故障示功图，并对应存储有相应的故障名称，

所述控制器还具有故障判断部以及警报部，

所述状态显示画面还具有故障显示区域，

一旦所述当前示功图生成获取部获取所述当前示功图，所述控制侧控制部就控制所述故障判断部判断所述当前示功图与所述严重故障示功图中的任意一个是否相同，若判断为是，则所述控制侧控制部控制所述控制侧通信部发送一个严重故障信号给所述变频侧通信部，同时控制所述警报部发出警报，并控制所述控制侧通信部将与所述当前示功图相同的所述严重故障示功图对应的所述故障名称作为故障信息发送给所述操作终端，

一旦所述变频侧通信部接收到所述严重故障信号，所述变频侧控制部就控制所述变频部对流经所述驱动电机的电流进行变频使得该电流的频率逐渐变为零，从而控制所述抽油动作装置停止工作，

一旦所述操作侧通信部接收到所述故障信息，所述操作侧控制部就控制所述显示部在所述状态显示画面的所述故障显示区域显示相应的所述故障名称。

9.根据权利要求1所述的产量检测智能化抽油机，其特征在于：

其中，所述示功图存储部中还存储有所述抽油的过程中发生轻微故障时对应的多个示功图作为轻微故障示功图，并对应存储有相应的故障名称，

所述控制器还具有故障判断部，

所述状态显示画面还具有故障显示区域，

所述参数存储部中还存储有与各个所述轻微故障示功图相对应的控制频率，

一旦所述当前示功图生成获取部获取所述当前示功图，所述控制侧控制部就控制所述故障判断部判断所述当前示功图与所述轻微故障示功图中的任意一个是否相同，若判断为是，则所述控制侧控制部所述控制侧通信部将该轻微故障示功图相对应所述控制频率作为轻微故障信息发送给所述变频侧通信部，同时控制所述控制侧通信部将与所述当前示功图相同的所述轻微故障示功图对应的所述故障名称作为故障信息发送给所述操作终端，

一旦所述变频侧通信部接收到所述轻微故障信息，所述变频侧控制部就根据所述控制频率控制所述变频部对流经所述驱动电机的电流进行变频，

一旦所述操作侧通信部接收到所述故障信息，所述操作侧控制部就控制所述显示部在所述状态显示画面的所述故障显示区域显示相应的所述故障名称。

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