CN117005830B - 一种塔架式抽油机自适配*** - Google Patents
一种塔架式抽油机自适配*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及抽油机控制技术领域，尤其涉及一种塔架式抽油机自适配***,包括数据采集单元，用以采集异型电机和塔架式抽油机的运行参数，油井检测单元，用以检测油井的井口压力和油井垂直度，出油量监测单元，用以检测塔架式抽油机单程的出油量；控制单元，用以根据平均单程出油量确定塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准，在不符合预设标准的情况下控制单元根据扭矩对塔架式抽油机的运行状态不符合预设标准的原因进行判定，控制单元针对原因在下一预设时长中调节异型电机和塔架式抽油机的运行参数。本发明提高了塔架式抽油机的自动化程度，有利于采油作业自动化管理。
Description
技术领域
本发明涉及抽油机控制技术领域，尤其涉及一种塔架式抽油机自适配***。
背景技术
抽油机以其性能可靠、结构简单等特点被广泛应用于石油行业采油现场。随着科技高速发展，抽油机需要向智能化、自动化方向发展进化，以满足智慧油田建设的要求。
中国实用新型专利公开号：CN206773455U公开了一种用于塔架式抽油机的控制***，中央控制单元分别与变频驱动单元、人机交互单元、操作面板控制单元和冲程保护单元连接，变频驱动单元分别与位置自动检测单元、位置反馈单元和传动控制单元连接，传动控制单元与抽油机运动单元连接，抽油机运动单元与冲程保护单元连接，位置反馈单元还与编码器连接，冲程保护单元还与接近开关连接，位置自动检测单元还与接近开关和编码器连接。该用于塔架式抽油机的控制***可进行冲程、冲次自动无级调整，抽油杆位置自动识别，控制精度高、运行稳定、可靠。
然而，现有塔架式抽油机由电机驱动采用两端平衡的方式运行作业，带动抽油杆柱实现匀速往复运动，但这种单一的运动方式已经不能满足现代油田开采的需求。随着油井开采时间的增长，产液量波动频繁，油井工况多变，如采油液温度、油井井口压力、液面高度、油井垂直度等，这些因素都会影响抽油机的工作效率。单一匀速运动开采效率低，抽油杆柱的磨损加剧，人工检修成本增加。
同时，存在故障的抽油机无法做到远程监控和调整，需要人工前往现场进行检修和维护，导致人力物力成本增加。此外，由于现有抽油机的运行方式是单一的匀速往复运动，能耗浪费严重，无法实现能耗优化和节能减排，也无法满足环保要求。
发明内容
为此，本发明提供一种塔架式抽油机自适配***，用以克服现有技术中塔架式抽油机自动化程度低、作业效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种塔架式抽油机自适配***，包括：
数据采集单元，用以通过设置在异型电机上的传感器采集异型电机与传动杆的扭矩、异型电机的输出频率和运行周期，以及通过设置在塔架式抽油机上的传感器采集塔架式抽油机的运行负载；
油井检测单元，用以检测油井的井口压力和油井垂直度；
出油量监测单元，用以在预设时长内周期性检测所述塔架式抽油机单程的出油量；
控制单元，其分别与所述数据采集单元、油井检测单元以及出油量监测单元相连，用以根据所述塔架式抽油机在预设时长内的平均单程出油量确定塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准，并在初步判定不符合预设标准的情况下结合所述油井垂直度对塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准进行二次判定，在不符合预设标准的情况下控制单元根据所述扭矩对塔架式抽油机的运行状态不符合预设标准的原因进行判定，并在对所述原因做出初步判定后根据所述井口压力对塔架式抽油机的运行状态不符合预设标准的原因进行二次判定，控制单元针对所述原因在下一预设时长中调节所述异型电机的运行参数，或下一预设时长中调节所述塔架式抽油机的运行负载；
警报单元，其与所述控制单元相连，用以在抽油杆柱磨损时发出警报。
进一步地，所述控制单元在第一预设条件下，根据所述出油量油井检测单元检测的各周期内的单程出油量计算预设时长内平均单程出油量并根据所述平均单程出油量确定针对所述塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准的判定方式，其中：
第一判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准，控制单元获取所述异型电机与所述传动杆的扭矩以对塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因进行判定；所述第一判定方式满足所述平均单程出油量小于第一预设单程出油量；
第二判定方式为所述控制单元初步判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准，控制单元控制所述油井检测单元检测油井垂直度对塔架式抽油机在预设时长内的运行状态是否符合预设标准进行二次判定；所述第二判定方式满足所述平均单程出油量大于等于所述第一预设单程出油量且小于第二预设单程出油量；
第三判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态符合预设标准；所述第三判定方式满足所述平均单程出油量大于等于所述第二预设单程出油量；
所述第一预设条件为所述塔架式抽油机的累计运行时长达到所述预设时长的整数倍，所述第一预设单程出油量小于所述第二预设单程出油量。
进一步地，所述控制单元在所述第一判定方式下，根据所述扭矩确定针对所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因判定方式，其中：
第一原因判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因为所述异型电机的传动效率不符合标准，控制单元计算所述扭矩与控制单元中设置的第二预设扭矩的扭矩差值并根据所述扭矩差值将异型电机对应的运行参数调节至对应值；所述第一原因判定方式满足所述扭矩大于所述第二预设扭矩；
第二原因判定方式为所述控制单元初步判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因为油井产液量不符合标准，控制单元控制所述油井检测单元检测井口压力并根据井口压力对所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因进行二次判定；所述第二原因判定方式满足所述扭矩小于等于所述第二预设扭矩且大于第一预设扭矩；
第三原因判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因为油井产液量不符合标准，控制单元计算油井产液量与预设标准油井产液量的产液量差值并根据产液量差值将所述塔架式抽油机的运行负载调节至对应值；所述第三原因判定方式满足所述扭矩小于等于所述第一预设扭矩；
所述第一预设扭矩小于所述第二预设扭矩。
进一步地，所述控制单元在所述第一原因判定方式下，控制单元计算所述扭矩与所述第二预设扭矩的扭矩差值并根据所述扭矩差值确定针对所述异型电机的运行参数的调节方式，所述运行参数包括异型电机的输出频率和转动周期，其中，
第一运行参数调节方式为所述控制单元使用第一预设运行参数调节系数将所述输出频率减小至对应值，并使用第一预设运行参数调节系数将所述转动周期增加至对应值；所述第一运行参数调节方式满足所述扭矩差值小于第一预设扭矩差值；
第二运行参数调节方式为所述控制单元使用第二预设运行参数调节系数将所述输出频率减小至对应值，并使用第二预设运行参数调节系数将所述转动周期增加至对应值；所述第二运行参数调节方式满足所述扭矩差值大于等于所述第一预设扭矩差值且小于第二预设扭矩差值；
第三运行参数调节方式为所述控制单元使用第三预设运行参数调节系数将所述输出频率减小至对应值，并使用第三预设运行参数调节系数将所述转动周期增加至对应值；所述第三运行参数调节方式满足所述扭矩差值大于等于所述第二预设扭矩差值；
所述第一预设扭矩差值小于第二预设扭矩差值。
进一步地，所述控制单元在所述第二原因判定方式下控制所述数据采集单元检测井口压力，并根据所述井口压力确定针对所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的二次原因判定方式，其中，
第一二次原因判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因为油井产液量不符合标准，控制单元计算油井产液量与预设标准油井产液量的产液量差值并根据产液量差值将所述塔架式抽油机的运行负载调节至对应值；所述第一二次原因判定方式满足所述井口压力小于预设标准压力；
第二二次原因判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因为所述抽油杆柱磨损，控制单元控制警报单元发出警报；所述第二二次原因判定方式满足所述井口压力大于等于预设标准压力。
进一步地，所述控制单元在所述第三原因判定方式和所述第一二次原因判定方式下根据所述产液量差值确定针对所述塔架式抽油机的运行负载的调节方式，其中：
第一运行负载调节方式为所述控制单元使用第一预设负载调节系数将所述运行负载增加至对应值；所述第一运行负载调节方式满足所述产液量差值小于第一预设产液量差值；
第二运行负载调节方式为所述控制单元使用第二预设负载调节系数将所述运行负载增加至对应值；所述第二运行负载调节方式满足所述产液量差值大等于于所述第一预设产液量差值且小于第二预设产液量差值；
第三运行负载调节方式为所述控制单元使用第三预设负载调节系数将所述运行负载增加至对应值；所述第三运行负载调节方式满足所述产液量差值大于等于所述第二预设产液量差值；
所述第一预设产液量差值小于第二预设产液量差值。
进一步地，所述控制单元在所述第二判定方式下控制所述油井检测单元检测油井垂直度，若所述油井垂直度小于控制单元中设置的预设油井垂直度，控制单元计算油井垂直度与预设油井垂直度的垂直度差值并根据该垂直度差值确定针对所述第二预设单程出油量的修正方式，其中：
第一修正方式为所述控制单元使用第一预设修正系数将所述第二预设单程出油量减小至对应值；所述第一修正方式满足所述垂直度差值小于第一预设垂直度差值；
第二修正方式为所述控制单元使用第二预设修正系数将所述第二预设单程出油量减小至对应值；所述第二修正方式满足所述垂直度差值大于等于所述第一预设垂直度差值且小于第二预设垂直度差值；
第三修正方式为所述控制单元使用第三预设修正系数将所述第二预设单程出油量减小至对应值；所述第三修正方式满足所述垂直度差值大于等于所述第二预设垂直度差值；
所述第一预设垂直度差值小于第二预设垂直度差值。
进一步地，所述控制单元在完成对所述第二预设单程出油量的修正后，根据修正后的第二预设单程出油量确定针对所述塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准的二次判定方式，其中：
第一二次判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准；所述第一二次判定方式满足所述平均单程出油量小于修正后的第二预设单程出油量；
第二二次判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态符合预设标准；所述第二二次判定方式满足所述平均单程出油量大于等于修正后的第二预设单程出油量。
进一步地，所述控制单元在所述第二判定方式下控制所述油井检测单元检测油井垂直度，若所述油井垂直度大于等于所述预设油井垂直度，控制单元判定无需对所述第二预设单程出油量进行修正并判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准。
进一步地，还包括人机交互单元，其与所述控制单元相连，用以显示所述异性电机和所述塔架式抽油机的运行数据，以及对异性电机和塔架式抽油机的相关运行参数进行手动设置。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过在预设时长内根据平均单程出油量对所述塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准进行判定，并在判定不符合标准时对塔架式抽油机或异型电机对应的运行参数进行调节，通过实时检测实时调整，使塔架式抽油机能够适合油井实际状况，提高了塔架式抽油机的运行效率，提高了塔架式抽油机的自动化程度，有利于采油作业自动化管理。
进一步地，本发明在判定塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准时，根据扭矩对塔架式抽油机的运行状态不符合预设标准的原因进行判定，并针对所述原因将对应部件的相关参数调节至对应值，实现了塔架式抽油机自匹配、自调节，无需人工干预，提高了作业效率。
进一步地，本发明在异型电机与传动杆的扭矩大于第二预设扭矩时，此时扭矩较大，导致异型电机的传动效率低，进而导致抽油杆柱的冲程不足，本发明通过降低异型电机的输出频率以减小异型电机与传动杆的扭矩，同时提高异型电机的转动周期增加抽油杆柱的冲程，从而进一步提高了塔架式抽油机的作业效率。
进一步地，本发明在完成塔架式抽油机的运行状态不符合预设标准的原因的初步判定后，根据井口压力对所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因进行二次判定，通过二次判定，更加精准的找到塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因所在，针对原因采取的应对措施更加具有针对性，从而进一步提高了塔架式抽油机的作业效率。
进一步地，本发明在油井的产液量较低时，导致塔架式抽油机的单程出油量也较低，本发明在判定塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因为油井产液量不符合标准时，通过增加塔架式抽油机的运行负载以提高单程出油量，通过上述技术方案，进一步提高了塔架式抽油机的作业效率。
进一步地，本发明中控模块在初步判定塔架式抽油机的运行状态不符合预设标准的情况下结合油井垂直度对塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准进行二次判定，并在油井垂直度小于预设油井垂直度时，对判定标准，即第二预设单程出油量进行修正，从而对塔架式抽油机的运行状态的判定更符合油井的实际情况，提高了塔架式抽油机的自动化程度，进一步提高了塔架式抽油机的作业效率。
附图说明
图1为本发明实施例塔架式抽油机的结构示意图；
图2为本发明实施例塔架式抽油机自适配***的结构框图；
图中：机架1，异型电机2，传动杆3，减速机构4，配重箱5，抽油杆柱6，控制面板7。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示，其为本发明实施例塔架式抽油机的结构示意图，塔架式抽油机包括：
机架1；
异型电机2，其设置在机架1上，且通过传动杆3与减速机构4相连，减速机构4通过悬挂绳分别与配重箱5和抽油杆柱6相连，通过异型电机2带动抽油杆柱6实现往复运动。
在异型电机2和塔架式抽油机上安装有若干用以采集异型电机和塔架式抽油机运行参数的传感器，所述传感器与塔架式抽油机自适配***相连，所述***根据采集的数据对异型电机和塔架式抽油机的运行参数进行自动调节，并可通过控制面板7对异性电机和塔架式抽油机的相关运行参数进行手动设置。
请参阅图2所示，其为本发明实施例塔架式抽油机自适配***的结构框图，本发明所述塔架式抽油机自适配***包括：
数据采集单元，用以通过设置在异型电机上的传感器采集异型电机与传动杆的扭矩、异型电机的输出频率和运行周期，以及通过设置在塔架式抽油机上的传感器采集塔架式抽油机的运行负载；
油井检测单元，用以检测油井的井口压力和油井垂直度；
出油量监测单元，用以在预设时长内周期性检测所述塔架式抽油机单程的出油量；
控制单元，其分别与所述数据采集单元、油井检测单元以及出油量监测单元相连，用以根据所述塔架式抽油机在预设时长内的平均单程出油量确定塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准，并在初步判定不符合预设标准的情况下结合所述油井垂直度对塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准进行二次判定，在不符合预设标准的情况下控制单元根据所述扭矩对塔架式抽油机的运行状态不符合预设标准的原因进行判定，并在对所述原因做出初步判定后根据所述井口压力对塔架式抽油机的运行状态不符合预设标准的原因进行二次判定，控制单元针对所述原因在下一预设时长中调节所述异型电机的运行参数，或下一预设时长中调节所述塔架式抽油机的运行负载；
警报单元，其与所述控制单元相连，用以在抽油杆柱磨损时发出警报；
人机交互单元，其与所述控制单元相连，用以显示所述异性电机和所述塔架式抽油机的运行数据，以及对异性电机和塔架式抽油机的相关运行参数进行手动设置。
本实施例中，对于异性电机和塔架式抽油机的相关运行参数的监测和采集为成熟的现有技术，本实施例不在赘述。
具体而言，所述控制单元在第一预设条件下，根据所述出油量油井检测单元检测的各周期内的单程出油量计算预设时长内平均单程出油量并根据所述平均单程出油量确定针对所述塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准的判定方式，其中：
第一判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准，控制单元获取所述异型电机与所述传动杆的扭矩以对塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因进行判定；所述第一判定方式满足所述平均单程出油量小于第一预设单程出油量；
第二判定方式为所述控制单元初步判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准，控制单元控制所述油井检测单元检测油井垂直度对塔架式抽油机在预设时长内的运行状态是否符合预设标准进行二次判定；所述第二判定方式满足所述平均单程出油量大于等于所述第一预设单程出油量且小于第二预设单程出油量；
第三判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态符合预设标准；所述第三判定方式满足所述平均单程出油量大于等于所述第二预设单程出油量；
所述第一预设条件为所述塔架式抽油机的累计运行时长达到所述预设时长的整数倍，所述第一预设单程出油量小于所述第二预设单程出油量。
第一预设单程出油量与第二预设单程出油量与出油量监测单元持续监测的塔架式抽油机出油量相关。
本发明通过在预设时长内根据平均单程出油量对所述塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准进行判定，并在判定不符合标准时对塔架式抽油机或异型电机对应的运行参数进行调节，通过实时检测实时调整，使塔架式抽油机能够适合油井实际状况，提高了塔架式抽油机的运行效率，提高了塔架式抽油机的自动化程度，有利于采油作业自动化管理。
具体而言，所述控制单元在所述第一判定方式下，根据所述扭矩确定针对所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因判定方式，其中：
第一原因判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因为所述异型电机的传动效率不符合标准，控制单元计算所述扭矩与控制单元中设置的第二预设扭矩的扭矩差值并根据所述扭矩差值将异型电机对应的运行参数调节至对应值；所述第一原因判定方式满足所述扭矩大于所述第二预设扭矩；
第二原因判定方式为所述控制单元初步判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因为油井产液量不符合标准，控制单元控制所述油井检测单元检测井口压力并根据井口压力对所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因进行二次判定；所述第二原因判定方式满足所述扭矩小于等于所述第二预设扭矩且大于第一预设扭矩；
第三原因判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因为油井产液量不符合标准，控制单元计算油井产液量与预设标准油井产液量的产液量差值并根据产液量差值将所述塔架式抽油机的运行负载调节至对应值；所述第三原因判定方式满足所述扭矩小于等于所述第一预设扭矩；
所述第一预设扭矩小于所述第二预设扭矩。
第一预设扭矩与第二预设扭矩与异型电机在实际运行过程中的参数有关，预设标准油井产液量可根据油井出油的实际情况进行设定。
本发明在判定塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准时，根据扭矩对塔架式抽油机的运行状态不符合预设标准的原因进行判定，并针对所述原因将对应部件的相关参数调节至对应值，实现了塔架式抽油机自匹配、自调节，无需人工干预，提高了作业效率。
具体而言，所述控制单元在所述第一原因判定方式下，控制单元计算所述扭矩与所述第二预设扭矩的扭矩差值并根据所述扭矩差值确定针对所述异型电机的运行参数的调节方式，所述运行参数包括异型电机的输出频率和转动周期，其中，
第一运行参数调节方式为所述控制单元使用第一预设运行参数调节系数α1将所述输出频率减小至对应值，并使用第一预设运行参数调节系数α1将所述转动周期增加至对应值；所述第一运行参数调节方式满足所述扭矩差值小于第一预设扭矩差值；
第二运行参数调节方式为所述控制单元使用第二预设运行参数调节系数α2将所述输出频率减小至对应值，并使用第二预设运行参数调节系数α2将所述转动周期增加至对应值；所述第二运行参数调节方式满足所述扭矩差值大于等于所述第一预设扭矩差值且小于第二预设扭矩差值；
第三运行参数调节方式为所述控制单元使用第三预设运行参数调节系数α3将所述输出频率减小至对应值，并使用第三预设运行参数调节系数α3将所述转动周期增加至对应值；所述第三运行参数调节方式满足所述扭矩差值大于等于所述第二预设扭矩差值；
所述第一预设扭矩差值小于第二预设扭矩差值。
第一预设扭矩差值和第二预设扭矩差值与异型电机在实际运行过程中的扭矩有关，本实施例设定0.6＜α1＜α2＜α3＜1，本实施例提供一种优选的实施方式，设定α1＝0.7，α2＝0.8，α3＝0.9，且可使异型电机减小后的输出频率与当前的输出频率呈正比例相关，使异型电机增加后的转动周期与当前的转动周期呈正比例相关。
本发明在异型电机与传动杆的扭矩大于第二预设扭矩时，此时扭矩较大，导致异型电机的传动效率低，进而导致抽油杆柱的冲程不足，本发明通过降低异型电机的输出频率以减小异型电机与传动杆的扭矩，同时提高异型电机的转动周期增加抽油杆柱的冲程，从而进一步提高了塔架式抽油机的作业效率。
具体而言，所述控制单元在所述第二原因判定方式下控制所述数据采集单元检测井口压力，并根据所述井口压力确定针对所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的二次原因判定方式，其中，
第一二次原因判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因为油井产液量不符合标准，控制单元计算油井产液量与预设标准油井产液量的产液量差值并根据产液量差值将所述塔架式抽油机的运行负载调节至对应值；所述第一二次原因判定方式满足所述井口压力小于预设标准压力；
第二二次原因判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因为所述抽油杆柱磨损，控制单元控制警报单元发出警报；所述第二二次原因判定方式满足所述井口压力大于等于预设标准压力。
本实施例中预设标准压力与油井的实际井口压力相关。
本发明在完成塔架式抽油机的运行状态不符合预设标准的原因的初步判定后，根据井口压力对所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因进行二次判定，通过二次判定，更加精准的找到塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因所在，针对原因采取的应对措施更加具有针对性，从而进一步提高了塔架式抽油机的作业效率。
具体而言，所述控制单元在所述第三原因判定方式和所述第一二次原因判定方式下根据所述产液量差值确定针对所述塔架式抽油机的运行负载的调节方式，其中：
第一运行负载调节方式为所述控制单元使用第一预设负载调节系数β1将所述运行负载增加至对应值；所述第一运行负载调节方式满足所述产液量差值小于第一预设产液量差值；
第二运行负载调节方式为所述控制单元使用第二预设负载调节系数β2将所述运行负载增加至对应值；所述第二运行负载调节方式满足所述产液量差值大等于于所述第一预设产液量差值且小于第二预设产液量差值；
第三运行负载调节方式为所述控制单元使用第三预设负载调节系数β3将所述运行负载增加至对应值；所述第三运行负载调节方式满足所述产液量差值大于等于所述第二预设产液量差值；
所述第一预设产液量差值小于第二预设产液量差值。
本发明实施例第一预设产液量差值和第二预设产液量差值与油井的实际产液量有关，本实施例设定1.1＜β1＜β2＜β3＜1.4，本实施例提供一种优选的实施方式，设定β1＝1.1，β2＝1.2，β3＝1.3，且可使增加的所述塔架式抽油机的运行负载与当前塔架式抽油机的运行负载呈正比例相关。
本发明在油井的产液量较低时，导致塔架式抽油机的单程出油量也较低，本发明在判定塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因为油井产液量不符合标准时，通过增加塔架式抽油机的运行负载以提高单程出油量，通过上述技术方案，进一步提高了塔架式抽油机的作业效率。
具体而言，所述控制单元在所述第二判定方式下控制所述油井检测单元检测油井垂直度，若所述油井垂直度小于控制单元中设置的预设油井垂直度，控制单元计算油井垂直度与预设油井垂直度的垂直度差值并根据该垂直度差值确定针对所述第二预设单程出油量的修正方式，其中：
第一修正方式为所述控制单元使用第一预设修正系数e1将所述第二预设单程出油量减小至对应值；所述第一修正方式满足所述垂直度差值小于第一预设垂直度差值；
第二修正方式为所述控制单元使用第二预设修正系数e2将所述第二预设单程出油量减小至对应值；所述第二修正方式满足所述垂直度差值大于等于所述第一预设垂直度差值且小于第二预设垂直度差值；
第三修正方式为所述控制单元使用第三预设修正系数e3将所述第二预设单程出油量减小至对应值；所述第三修正方式满足所述垂直度差值大于等于所述第二预设垂直度差值；
所述第一预设垂直度差值小于第二预设垂直度差值。
本实施例中预设油井垂直度可根据历史数据中油井垂直度进行确定，第一预设垂直度差值和第二预设垂直度差值与油井的实际油井垂直度有关。
本实施例设定0.8＜e3＜e2＜e1＜1，本实施例提供一种优选的实施方式，设定e1＝0.95，e2＝0.9，e3＝0.85，且可使修正后的第二预设单程出油量与修正前的第二预设单程出油量呈正比例相关。
具体而言，所述控制单元在完成对所述第二预设单程出油量的修正后，根据修正后的第二预设单程出油量确定针对所述塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准的二次判定方式，其中：
第一二次判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准；所述第一二次判定方式满足所述平均单程出油量小于修正后的第二预设单程出油量；
第二二次判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态符合预设标准；所述第二二次判定方式满足所述平均单程出油量大于等于修正后的第二预设单程出油量。
具体而言，所述控制单元在所述第二判定方式下控制所述油井检测单元检测油井垂直度，若所述油井垂直度大于等于所述预设油井垂直度，控制单元判定无需对所述第二预设单程出油量进行修正并判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准。
本发明中控模块在初步判定塔架式抽油机的运行状态不符合预设标准的情况下结合油井垂直度对塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准进行二次判定，并在油井垂直度小于预设油井垂直度时，对判定标准，即第二预设单程出油量进行修正，从而对塔架式抽油机的运行状态的判定更符合油井的实际情况，提高了塔架式抽油机的自动化程度，进一步提高了塔架式抽油机的作业效率。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种塔架式抽油机自适配***，其特征在于，包括：
数据采集单元，用以通过设置在异型电机上的传感器采集异型电机与传动杆的扭矩、异型电机的输出频率和运行周期，以及通过设置在塔架式抽油机上的传感器采集塔架式抽油机的运行负载；
油井检测单元，用以检测油井的井口压力和油井垂直度；
出油量监测单元，用以在预设时长内周期性检测所述塔架式抽油机单程的出油量；
控制单元，其分别与所述数据采集单元、油井检测单元以及出油量监测单元相连，用以根据所述塔架式抽油机在预设时长内的平均单程出油量确定塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准，并在初步判定不符合预设标准的情况下结合所述油井垂直度对塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准进行二次判定，在不符合预设标准的情况下控制单元根据所述扭矩对塔架式抽油机的运行状态不符合预设标准的原因进行判定，并在对所述原因做出初步判定后根据所述井口压力对塔架式抽油机的运行状态不符合预设标准的原因进行二次判定，控制单元针对所述原因在下一预设时长中调节所述异型电机的运行参数，或下一预设时长中调节所述塔架式抽油机的运行负载；
警报单元，其与所述控制单元相连，用以在抽油杆柱磨损时发出警报。
2.根据权利要求1所述的塔架式抽油机自适配***，其特征在于，所述控制单元在第一预设条件下，根据所述出油量油井检测单元检测的各周期内的单程出油量计算预设时长内平均单程出油量并根据所述平均单程出油量确定针对所述塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准的判定方式，其中：
第一判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准，控制单元获取所述异型电机与所述传动杆的扭矩以对塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因进行判定；所述第一判定方式满足所述平均单程出油量小于第一预设单程出油量；
第二判定方式为所述控制单元初步判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准，控制单元控制所述油井检测单元检测油井垂直度对塔架式抽油机在预设时长内的运行状态是否符合预设标准进行二次判定；所述第二判定方式满足所述平均单程出油量大于等于所述第一预设单程出油量且小于第二预设单程出油量；
第三判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态符合预设标准；所述第三判定方式满足所述平均单程出油量大于等于所述第二预设单程出油量；
所述第一预设条件为所述塔架式抽油机的累计运行时长达到所述预设时长的整数倍，所述第一预设单程出油量小于所述第二预设单程出油量。
3.根据权利要求2所述的塔架式抽油机自适配***，其特征在于，所述控制单元在所述第一判定方式下，根据所述扭矩确定针对所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因判定方式，其中：
第一原因判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因为所述异型电机的传动效率不符合标准，控制单元计算所述扭矩与控制单元中设置的第二预设扭矩的扭矩差值并根据所述扭矩差值将异型电机对应的运行参数调节至对应值；所述第一原因判定方式满足所述扭矩大于所述第二预设扭矩；
第二原因判定方式为所述控制单元初步判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因为油井产液量不符合标准，控制单元控制所述油井检测单元检测井口压力并根据井口压力对所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因进行二次判定；所述第二原因判定方式满足所述扭矩小于等于所述第二预设扭矩且大于第一预设扭矩；
第三原因判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因为油井产液量不符合标准，控制单元计算油井产液量与预设标准油井产液量的产液量差值并根据产液量差值将所述塔架式抽油机的运行负载调节至对应值；所述第三原因判定方式满足所述扭矩小于等于所述第一预设扭矩；
所述第一预设扭矩小于所述第二预设扭矩。
4.根据权利要求3所述的塔架式抽油机自适配***，其特征在于，所述控制单元在所述第一原因判定方式下，控制单元计算所述扭矩与所述第二预设扭矩的扭矩差值并根据所述扭矩差值确定针对所述异型电机的运行参数的调节方式，所述运行参数包括异型电机的输出频率和转动周期，其中，
第一运行参数调节方式为所述控制单元使用第一预设运行参数调节系数将所述输出频率减小至对应值，并使用第一预设运行参数调节系数将所述转动周期增加至对应值；所述第一运行参数调节方式满足所述扭矩差值小于第一预设扭矩差值；
第二运行参数调节方式为所述控制单元使用第二预设运行参数调节系数将所述输出频率减小至对应值，并使用第二预设运行参数调节系数将所述转动周期增加至对应值；所述第二运行参数调节方式满足所述扭矩差值大于等于所述第一预设扭矩差值且小于第二预设扭矩差值；
第三运行参数调节方式为所述控制单元使用第三预设运行参数调节系数将所述输出频率减小至对应值，并使用第三预设运行参数调节系数将所述转动周期增加至对应值；所述第三运行参数调节方式满足所述扭矩差值大于等于所述第二预设扭矩差值；
所述第一预设扭矩差值小于第二预设扭矩差值。
5.根据权利要求4所述的塔架式抽油机自适配***，其特征在于，所述控制单元在所述第二原因判定方式下控制所述数据采集单元检测井口压力，并根据所述井口压力确定针对所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的二次原因判定方式，其中，
第一二次原因判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因为油井产液量不符合标准，控制单元计算油井产液量与预设标准油井产液量的产液量差值并根据产液量差值将所述塔架式抽油机的运行负载调节至对应值；所述第一二次原因判定方式满足所述井口压力小于预设标准压力；
第二二次原因判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因为所述抽油杆柱磨损，控制单元控制警报单元发出警报；所述第二二次原因判定方式满足所述井口压力大于等于预设标准压力。
6.根据权利要求5所述的塔架式抽油机自适配***，其特征在于，所述控制单元在所述第三原因判定方式和所述第一二次原因判定方式下根据所述产液量差值确定针对所述塔架式抽油机的运行负载的调节方式，其中：
第一运行负载调节方式为所述控制单元使用第一预设负载调节系数将所述运行负载增加至对应值；所述第一运行负载调节方式满足所述产液量差值小于第一预设产液量差值；
第二运行负载调节方式为所述控制单元使用第二预设负载调节系数将所述运行负载增加至对应值；所述第二运行负载调节方式满足所述产液量差值大于等于所述第一预设产液量差值且小于第二预设产液量差值；
第三运行负载调节方式为所述控制单元使用第三预设负载调节系数将所述运行负载增加至对应值；所述第三运行负载调节方式满足所述产液量差值大于等于所述第二预设产液量差值；
所述第一预设产液量差值小于第二预设产液量差值。
7.根据权利要求6所述的塔架式抽油机自适配***，其特征在于，所述控制单元在所述第二判定方式下控制所述油井检测单元检测油井垂直度，若所述油井垂直度小于控制单元中设置的预设油井垂直度，控制单元计算油井垂直度与预设油井垂直度的垂直度差值并根据该垂直度差值确定针对所述第二预设单程出油量的修正方式，其中：
第一修正方式为所述控制单元使用第一预设修正系数将所述第二预设单程出油量减小至对应值；所述第一修正方式满足所述垂直度差值小于第一预设垂直度差值；
第二修正方式为所述控制单元使用第二预设修正系数将所述第二预设单程出油量减小至对应值；所述第二修正方式满足所述垂直度差值大于等于所述第一预设垂直度差值且小于第二预设垂直度差值；
第三修正方式为所述控制单元使用第三预设修正系数将所述第二预设单程出油量减小至对应值；所述第三修正方式满足所述垂直度差值大于等于所述第二预设垂直度差值；
所述第一预设垂直度差值小于第二预设垂直度差值。
8.根据权利要求7所述的塔架式抽油机自适配***，其特征在于，所述控制单元在完成对所述第二预设单程出油量的修正后，根据修正后的第二预设单程出油量确定针对所述塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准的二次判定方式，其中：
第一二次判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准；所述第一二次判定方式满足所述平均单程出油量小于修正后的第二预设单程出油量；
第二二次判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态符合预设标准；所述第二二次判定方式满足所述平均单程出油量大于等于修正后的第二预设单程出油量。
9.根据权利要求8所述的塔架式抽油机自适配***，其特征在于，所述控制单元在所述第二判定方式下控制所述油井检测单元检测油井垂直度，若所述油井垂直度大于等于所述预设油井垂直度，控制单元判定无需对所述第二预设单程出油量进行修正并判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准。
10.根据权利要求9所述的塔架式抽油机自适配***，其特征在于，还包括人机交互单元，其与所述控制单元相连，用以显示所述异型电机和所述塔架式抽油机的运行数据，以及对异型电机和塔架式抽油机的相关运行参数进行手动设置。
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