智能控制抽油方法和智能抽油機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及游梁式抽油機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，是一種智能控制抽油方法和智能抽油機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有游梁式抽油機(jī)主要有:常規(guī)型游梁式抽油機(jī)、前置型游梁式抽油機(jī)、偏置型游梁式抽油機(jī)和異形游梁式抽油機(jī)等，目前游梁式抽油機(jī)一般包括驢頭、游梁、支架、連桿、底座、曲柄、平衡裝置、減速器、剎車、電機(jī)和懸繩器，在底座上固定安裝有支架、減速器、剎車、電機(jī)和控制柜等，游梁鉸接在支架上，曲柄固定安裝在減速器輸出軸上，連桿的一端鉸接在曲柄上，連桿的另一端鉸接在游梁上，這樣就形成了四連桿機(jī)構(gòu)，驢頭安裝在游梁的前端，懸繩器安裝在驢頭上；平衡裝置安裝在曲柄上，或/和，平衡裝置安裝在游梁上，通過人工加減配重物質(zhì)量改變平衡力矩來調(diào)節(jié)平衡；或/和，通過人工移動(dòng)配重物位置改變平衡力矩來調(diào)節(jié)平衡；但現(xiàn)有游梁式抽油機(jī)都存在兩個(gè)方面的顯著不足:一是，不能自動(dòng)調(diào)沖次，造成抽油機(jī)的抽油能力經(jīng)常高于或低于油井的產(chǎn)油量，如果抽油機(jī)的沖次過快會(huì)造成抽油能力高于油井的產(chǎn)油量，造成空抽和液擊，損傷抽油機(jī)、抽油桿、抽油泵，降低使用壽命，并浪費(fèi)電能，如果抽油機(jī)的沖次過慢會(huì)造成抽油能力低于油井的產(chǎn)油量，降低油井產(chǎn)量；二是，不能自動(dòng)調(diào)平衡，且平衡需要根據(jù)油井載荷的變化及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，如果平衡率過低，會(huì)造成抽油機(jī)工作狀態(tài)惡化和電耗增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種智能控制抽油方法和智能抽油機(jī)，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有游梁式抽油機(jī)不能自動(dòng)調(diào)沖次和不能自動(dòng)調(diào)平衡，導(dǎo)致沖次與油井產(chǎn)油量不匹配、平衡率低，造成抽油機(jī)易出現(xiàn)故障、油井難以實(shí)現(xiàn)最大產(chǎn)能和生產(chǎn)成本高的冋題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案之一是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)的:一種智能控制抽油方法，包括主電機(jī)、游梁、平衡吊臂、曲柄和懸繩器；在游梁的左端固定安裝有平衡吊臂，在平衡吊臂上分別安裝有移動(dòng)式配重箱和能使移動(dòng)式配重箱左右移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，還包括中央處理器和三相電參數(shù)采集裝置，該三相電參數(shù)采集裝置安裝在供電輸入端上；在主電機(jī)與供電輸入端之間安裝有變頻器，懸繩器上固定安裝有載荷傳感器用于采集懸點(diǎn)載荷值F，在智能抽油機(jī)上安裝有沖程過程測(cè)量器用于采集懸點(diǎn)位移值S;
該方法按下述步驟進(jìn)行:
第一步，在每次的沖程過程中，中央處理器根據(jù)采集到的懸點(diǎn)載荷值F和懸點(diǎn)位移值S進(jìn)行分析和計(jì)算得到地面示功圖，其縱坐標(biāo)為光桿在抽油過程中懸點(diǎn)載荷值F的坐標(biāo)，橫坐標(biāo)為光桿在抽油過程中懸點(diǎn)位移值S的坐標(biāo)，中央處理器根據(jù)地面示功圖采集上沖程泵的沖程值SI和下沖程泵的有效沖程值S2，然后計(jì)算泵充滿度H3即H3=S2/S1;
第二步，按設(shè)定的沖程次數(shù)N次得到N個(gè)泵充滿度值H3，對(duì)N個(gè)泵充滿度值H3進(jìn)行算術(shù)平均后得到泵充滿度平均值，然后進(jìn)行比較處理，泵充滿度下限設(shè)定值為A31，泵充滿度調(diào)節(jié)目標(biāo)下限設(shè)定值為A32，泵充滿度上限設(shè)定值為B31;
當(dāng)N次沖程后，H3 值符合Α31彡Η3 n ( B31為沖次恰當(dāng)狀態(tài)，不進(jìn)行沖次調(diào)節(jié)；
當(dāng)N次沖程后，H3 小于A31時(shí)，為沖次過快狀態(tài)，此時(shí)通過變頻器降低主電機(jī)轉(zhuǎn)速而減小沖次，使泵充滿度平均值H3 達(dá)到A32< H3 n ( B31；
當(dāng)N次沖程后，H3 大于Β31時(shí)，為沖次過慢狀態(tài)，此時(shí)通過變頻器升高主電機(jī)轉(zhuǎn)速而增大沖次，使泵充滿度平均值Η3 to達(dá)到Α32彡Η3 n ( Β31。
[0005]下面是對(duì)上述發(fā)明技術(shù)方案之一的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn):
上述分別將沖程過程測(cè)量器、三相電參數(shù)采集裝置采集到的數(shù)據(jù)傳輸給中央處理器，中央處理器在每次的沖程過程中，對(duì)采集到的電流值進(jìn)行處理，找出下沖程中的最大電流值It _和上沖程中的最大電流值I imax，中央處理器計(jì)算每次沖程過程的電流平衡度值Hl
即 Hl= I下 max / I上 max；
按設(shè)定沖程次數(shù)N次得到N個(gè)電流平衡度值Hl，對(duì)N個(gè)電流平衡度值Hl進(jìn)行算術(shù)平均后得到電流平衡度平均值HItjs，然后進(jìn)行比較處理，電流平衡度下限設(shè)定值為All，電流平衡度調(diào)節(jié)目標(biāo)下限設(shè)定值為A12，電流平衡度上限設(shè)定值為B11，電流平衡度調(diào)節(jié)目標(biāo)上限設(shè)定值為B12;
當(dāng)N次沖程后，Hl 值符合AllS Hl BI I為電流平衡狀態(tài)，不對(duì)移動(dòng)式配重箱進(jìn)行調(diào)節(jié)；
當(dāng)N次沖程后，Hl 小于All時(shí)為電流欠平衡狀態(tài)，此時(shí)通過驅(qū)動(dòng)裝置使移動(dòng)式配重箱向左移動(dòng)，使電流平衡度平均值Hl平均達(dá)到A12< Hl平均< B12;
當(dāng)N次沖程后，Hl 大于Bll時(shí)為電流過平衡狀態(tài)，此時(shí)通過驅(qū)動(dòng)裝置使移動(dòng)式配重箱向右移動(dòng)，使電流平衡度平均值Hl平均達(dá)到A12< Hl平均< B12。
[0006]上述在每次的沖程過程中，中央處理器對(duì)采集到的電流值和電壓值進(jìn)行計(jì)算，得到下沖程中的平均功率值Pt和上沖程中的平均功率值P±，并進(jìn)行大小比較，以較大值為分母即P大，以較小值為分子即P小，然后計(jì)算功率平衡度值H2即H2= P 7J, /P大；
按設(shè)定的沖程次數(shù)N次得到N個(gè)功率平衡度值H2，對(duì)N個(gè)功率平衡度值H2進(jìn)行算術(shù)平均后得到功率平衡度平均值，然后進(jìn)行比較處理，功率平衡度下限設(shè)定值為Α21，功率平衡度調(diào)節(jié)目標(biāo)下限設(shè)定值為Α22;
當(dāng)N次沖程后，Η2 值符合Α21< Η2 為功率平衡狀態(tài)，不對(duì)移動(dòng)式配重箱進(jìn)行調(diào)
-K-
T ；
當(dāng)N次沖程后，Η2 值小于Α21且P τ小于Ρ±時(shí)為功率欠平衡狀態(tài)，此時(shí)通過驅(qū)動(dòng)裝置使移動(dòng)式配重箱向左移動(dòng)，使功率平衡度平均值達(dá)到k22( H2 n ；
當(dāng)N次沖程后，H2 值小于Α21且P τ大于Ρ±時(shí)為功率過平衡狀態(tài)，此時(shí)通過驅(qū)動(dòng)裝置使移動(dòng)式配重箱向右移動(dòng)，使功率平衡度平均值達(dá)到Α22< Η2 η。
[0007]上述All值為 0.8至 0.85，Α12值為 0.9至 0.95，Bll值為 1.10至 1.15，Β12值為1.0至1.05;或/和，Α21值為0.5至0.6，Α22值為0.80至0.90;或/和，Α31值為0.5至 0.6，Α32值為 0.75至 0.85，Β31 值為 0.85至 0.95。
[0008]上述設(shè)定的沖程次數(shù)N為設(shè)定的次數(shù)；或/和，沖程過程測(cè)量器為安裝在游梁上的角位移傳感器或?yàn)楣潭ò惭b在曲柄上的接近開關(guān)或?yàn)榘惭b在懸繩器上的懸點(diǎn)位移檢測(cè)傳感器；或/和，三相電參數(shù)采集裝置為電參數(shù)動(dòng)態(tài)平衡測(cè)試儀或電流互感器。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案之二是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)的:一種智能抽油機(jī)，包括主電機(jī)、減速器、曲柄、連桿、游梁、平衡吊臂、支架、驢頭、底座、剎車裝置、懸繩器和沖程過程測(cè)量器；在底座上固定安裝有主電機(jī)、減速器、剎車裝置和支架，能上下擺動(dòng)的游梁通過中部的游梁支座鉸接在支架的頂端，在減速器的動(dòng)力輸出軸上安裝有曲柄，連桿的下端與曲柄鉸接在一起，連桿的上端鉸接在游梁的左部，游梁的右端固定安裝有驢頭，驢頭上安裝有懸繩器，在游梁的左端固定安裝有平衡吊臂，在平衡吊臂上分別安裝有移動(dòng)式配重箱和能使移動(dòng)式配重箱左右移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，在曲柄上設(shè)置有平衡錘。
[0010]下面是對(duì)上述發(fā)明技術(shù)方案之二的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn):
上述驅(qū)動(dòng)裝置包括帶平衡電機(jī)的減速器、絲杠和絲母，帶平衡電機(jī)的減速器固定安裝在平衡吊臂上，在平衡吊臂的一端固定安裝有絲杠軸承座，在平衡吊臂的另一端固定安裝有絲杠輔助軸承座，絲杠的兩端分別安裝在絲杠軸承座和絲杠輔助軸承座內(nèi)，絲杠的一端通過聯(lián)軸器與帶平衡電機(jī)的減速器的動(dòng)力輸出端固定安裝在一起，在絲杠上安裝有絲母，移動(dòng)式配重箱呈馬鞍狀，其中部有通槽，絲杠從移動(dòng)式配重箱的通槽內(nèi)穿過，在移動(dòng)式配重箱上固定安裝有四個(gè)固定塊，在四個(gè)固定塊間形成十字通槽，絲母安裝在十字通槽內(nèi)并能夠上下左右浮動(dòng)，在固定塊的外端固定安裝有能擋住絲母的蓋板，在平衡吊臂上設(shè)置有滑軌，在移動(dòng)式配重箱的內(nèi)側(cè)安裝有滾輪，滾輪位于滑軌上；或/和，在平衡吊臂左端固定安裝有固定配重箱；或/和，在平衡吊臂和移動(dòng)式配重箱上安裝有安全限位裝置，該安全限位裝置包括感應(yīng)板、下行程感應(yīng)開關(guān)和上行程感應(yīng)開關(guān)；或/和，沖程過程測(cè)量器為安裝在游梁上的角位移傳感器或?yàn)楣潭ò惭b在曲柄上的接近開關(guān)或?yàn)榘惭b在懸繩器上的懸點(diǎn)位移檢測(cè)傳感器；移動(dòng)式配重箱包括移動(dòng)箱和活動(dòng)配重塊；在移動(dòng)箱內(nèi)固定有隔板并將移動(dòng)箱分為固定配重腔和活動(dòng)配重腔，在固定配重腔內(nèi)填充有固定配重物，在活動(dòng)配重腔中安裝有活動(dòng)配重塊，在移動(dòng)箱上固定安裝有能擋住活動(dòng)配重塊的保險(xiǎn)擋桿。
[0011]上述懸繩器包括懸繩器體、載荷傳感器和懸繩；在懸繩器體上安裝有載荷傳感器。
[0012]上述在底座上固定安裝有數(shù)字化控制柜，在數(shù)字化控制柜內(nèi)固定安裝有中央處理器、通信模塊、電源模塊、顯示模塊、電量模塊、三相電參數(shù)采集裝置、控制面板、啟停控制繼電