抽油机恒功率控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种抽油机恒功率控制方法及装置，属于石油开采技术领域，用于远程终端控制系统，所述方法包括：采集抽油机井电机的运行数据，所述运行数据用于指示所述抽油机井电机的运行状态；根据所述运行数据通过比例-积分-微分PID控制器计算目标控制数据；将所述目标控制数据传输至抽油机井变频器，以便于所述抽油机井变频器根据所述目标控制数据控制所述抽油机井电机的输出功率。本发明专利技术解决了恒功率控制的效果较差，节能效果较差的问题，提高了恒功率控制的效果和节能效果，用于抽油机井的恒功率控制。

Constant power control method and device for pumping unit

The invention discloses a pumping unit with constant power control method and device, belonging to the technical field of oil exploitation, used for remote terminal control system, the method includes: collecting data of motor pumped well pumping operation, the operation data for indicating the electric motor of pumping wells running state according to the operating data; the proportional integral differential PID controller calculates the target control data; the target control data to the pumping frequency, so the pumping frequency according to the target control data for controlling the output power of pumping unit electric machine. The invention solves the problems of poor effect of the constant power control and poor energy saving effect, improves the effect of the constant power control and the energy saving effect, and is used for the constant power control of the pumping well.

【技术实现步骤摘要】
抽油机恒功率控制方法及装置
本专利技术涉及石油开采
，特别涉及一种抽油机恒功率控制方法及装置。
技术介绍
在石油开采
中，抽油机井电机的输出功率的变化范围很大，需要通过设置抽油机井变频器的频率调整抽油机井电机的转速，进而调整抽油机井电机的输出功率的变化范围，保证油井正常运行。目前的抽油机井变频器仍处于手动设置频率的工作状态，现场多为人为经验判断、调整抽油机井变频器的频率。而对于油田开发后期油井供液能力频繁波动的油井来说，手动设置抽油机井变频器的频率无法减小抽油机井电机的输出功率的变化范围，油井的生产无法保持最低运行能耗，因此，需要一种更有效的方法对抽油机进行恒功率控制，减小抽油机井电机的输出功率的变化范围。现有技术中有一种抽油机恒功率控制方法，该方法通过模数转换电路将抽油机电机的电压、电路的有效值转换为数字量，获取瞬时功率，再根据瞬时功率与期望功率的差值由模糊控制算法获得当前时刻的抽油机电机的转速目标信号，再由数模转换芯片将转速目标信号转换为模拟量，并传送给抽油机井变频器，接着，抽油机井变频器根据模拟量调整抽油机井电机的转速，控制抽油机井电机的输出功率。该方法减小了抽油机井电机的输出功率的变化范围，实现了抽油机的恒功率控制。为了便于计算，该方法将一个周期内抽油机井电机的平均功率作为瞬时功率。但由于上述方法是根据抽油机井电机的平均功率和模糊控制算法来调整抽油机井电机的转速，控制抽油机井电机的输出功率，所以抽油机井电机的输出功率的变化范围仍然比较大，抽油机井设备的能耗较大，因此，恒功率控制的效果较差，节能效果较差。
技术实现思路
为了解决恒功率控制的效果较差，节能效果较差的问题，本专利技术提供了一种抽油机恒功率控制方法及装置。所述技术方案如下：第一方面，提供了一种抽油机恒功率控制方法，用于远程终端控制系统，所述方法包括：采集抽油机井电机的运行数据，所述运行数据用于指示所述抽油机井电机的运行状态；根据所述运行数据通过比例-积分-微分PID控制器计算目标控制数据；将所述目标控制数据传输至抽油机井变频器，以便于所述抽油机井变频器根据所述目标控制数据控制所述抽油机井电机的输出功率。可选的，所述PID控制器包括比例单元、积分单元和微分单元，所述根据所述运行数据通过比例-积分-微分PID控制器计算目标控制数据，包括：将预设数据与所述运行数据的差值作为所述PID控制器待输入的输入数据，所述预设数据中的参数与所述运行数据的参数类型相同；通过所述比例单元确定所述输入数据对应的比例控制数据；通过所述积分单元确定所述输入数据对应的积分控制数据；通过所述微分单元确定所述输入数据对应的微分控制数据；将所述比例控制数据、所述积分控制数据和所述微分控制数据的和作为第一目标控制数据；将所述第一目标控制数据作为所述目标控制数据。可选的，在所述将所述目标控制数据传输至抽油机井变频器之后，所述方法还包括：采集所述抽油机井电机在所述抽油机井变频器控制下输出的更新数据；根据所述预设数据与所述更新数据的差值对所述第一目标控制数据进行修正，得到修正后的第一目标控制数据；将所述修正后的第一目标控制数据作为修正后的目标控制数据。可选的，所述根据所述预设数据与所述更新数据的差值对所述第一目标控制数据进行修正，得到修正后的第一目标控制数据，包括：根据所述预设数据与所述更新数据的差值，通过所述比例单元对所述比例控制数据进行修正；根据所述预设数据与所述更新数据的差值，通过所述积分单元对所述积分控制数据进行修正；根据所述预设数据与所述更新数据的差值，通过所述微分单元对所述微分控制数据进行修正。可选的，所述预设数据为抽油机井变频器允许输出的频率，在所述采集抽油机井电机的运行数据之前，所述方法还包括：采集所述抽油机井电机的运行功率和转速；根据所述运行功率和所述转速确定所述预设数据。可选的，所述运行数据包括运行功率和运行频率中的任意一个。第二方面，提供了一种抽油机恒功率控制装置，用于远程终端控制系统，所述装置包括：第一采集单元，用于采集抽油机井电机的运行数据，所述运行数据用于指示所述抽油机井电机的运行状态；计算单元，用于根据所述运行数据通过比例-积分-微分PID控制器计算目标控制数据；传输单元，用于将所述目标控制数据传输至抽油机井变频器，以便于所述抽油机井变频器根据所述目标控制数据控制所述抽油机井电机的输出功率。可选的，所述PID控制器包括比例单元、积分单元和微分单元，所述计算单元，包括：第一处理模块，用于将预设数据与所述运行数据的差值作为所述PID控制器待输入的输入数据，所述预设数据中的参数与所述运行数据的参数类型相同；第一确定模块，用于通过所述比例单元确定所述输入数据对应的比例控制数据；第二确定模块，用于通过所述积分单元确定所述输入数据对应的积分控制数据；第三确定模块，用于通过所述微分单元确定所述输入数据对应的微分控制数据；第二处理模块，用于将所述比例控制数据、所述积分控制数据和所述微分控制数据的和作为第一目标控制数据；第三处理模块，用于将所述第一目标控制数据作为所述目标控制数据。可选的，所述装置还包括：第二采集单元，用于采集所述抽油机井电机在所述抽油机井变频器控制下输出的更新数据；修正单元，用于根据所述预设数据与所述更新数据的差值对所述第一目标控制数据进行修正，得到修正后的第一目标控制数据；处理单元，用于将所述修正后的第一目标控制数据作为修正后的目标控制数据。可选的，所述修正单元，包括：第一修正模块，用于根据所述预设数据与所述更新数据的差值，通过所述比例单元对所述比例控制数据进行修正；第二修正模块，用于根据所述预设数据与所述更新数据的差值，通过所述积分单元对所述积分控制数据进行修正；第三修正模块，用于根据所述预设数据与所述更新数据的差值，通过所述微分单元对所述微分控制数据进行修正。可选的，所述预设数据为抽油机井变频器允许输出的频率，所述装置还包括：第三采集单元，用于采集所述抽油机井电机的运行功率和转速；确定单元，用于根据所述运行功率和所述转速确定所述预设数据。可选的，所述运行数据包括运行功率和运行频率中的任意一个。本专利技术提供了一种抽油机恒功率控制方法及装置，由于能够根据运行数据通过PID控制器计算目标控制数据，并将目标控制数据传输至抽油机井变频器，从而使抽油机井变频器根据目标控制数据控制抽油机井电机的输出功率，相较于现有技术，无需采用抽油机井电机的平均功率调整抽油机井电机的转速，因此，提高了恒功率控制的效果和节能效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1-1是本专利技术实施例提供的一种抽油机恒功率控制方法的流程图；图1-2是现有技术中PID控制器的工作原理图；图1-3是图1-1所示实施例中计算目标控制数据的流程图；图2-1是本专利技术实施例提供的另一种抽油机恒功率控制方法的流程图；图2-2是图2-1所示实施例中得到修正后的第一目标控制数据的流程图；图2-3是抽油机井采用PID控制器进行恒功率控制之前的抽油机井电机的输出功率的曲线图；图2-4是抽油机井本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抽油机恒功率控制方法，其特征在于，用于远程终端控制系统，所述方法包括：采集抽油机井电机的运行数据，所述运行数据用于指示所述抽油机井电机的运行状态；根据所述运行数据通过比例‑积分‑微分PID控制器计算目标控制数据；将所述目标控制数据传输至抽油机井变频器，以便于所述抽油机井变频器根据所述目标控制数据控制所述抽油机井电机的输出功率。

【技术特征摘要】
1.一种抽油机恒功率控制方法，其特征在于，用于远程终端控制系统，所述方法包括：采集抽油机井电机的运行数据，所述运行数据用于指示所述抽油机井电机的运行状态；根据所述运行数据通过比例-积分-微分PID控制器计算目标控制数据；将所述目标控制数据传输至抽油机井变频器，以便于所述抽油机井变频器根据所述目标控制数据控制所述抽油机井电机的输出功率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PID控制器包括比例单元、积分单元和微分单元，所述根据所述运行数据通过比例-积分-微分PID控制器计算目标控制数据，包括：将预设数据与所述运行数据的差值作为所述PID控制器待输入的输入数据，所述预设数据中的参数与所述运行数据的参数类型相同；通过所述比例单元确定所述输入数据对应的比例控制数据；通过所述积分单元确定所述输入数据对应的积分控制数据；通过所述微分单元确定所述输入数据对应的微分控制数据；将所述比例控制数据、所述积分控制数据和所述微分控制数据的和作为第一目标控制数据；将所述第一目标控制数据作为所述目标控制数据。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述将所述目标控制数据传输至抽油机井变频器之后，所述方法还包括：采集所述抽油机井电机在所述抽油机井变频器控制下输出的更新数据；根据所述预设数据与所述更新数据的差值对所述第一目标控制数据进行修正，得到修正后的第一目标控制数据；将所述修正后的第一目标控制数据作为修正后的目标控制数据。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述预设数据与所述更新数据的差值对所述第一目标控制数据进行修正，得到修正后的第一目标控制数据，包括：根据所述预设数据与所述更新数据的差值，通过所述比例单元对所述比例控制数据进行修正；根据所述预设数据与所述更新数据的差值，通过所述积分单元对所述积分控制数据进行修正；根据所述预设数据与所述更新数据的差值，通过所述微分单元对所述微分控制数据进行修正。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设数据为抽油机井变频器允许输出的频率，在所述采集抽油机井电机的运行数据之前，所述方法还包括：采集所述抽油机井电机的运行功率和转速；根据所述运行功率和所述转速确定所述预设数据。6.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，所述运行数据包括运行功率和运行频率中的任意一个。7.一种抽油机恒功率控制装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张胜利，吴刚，张一凡，郭吉民，罗毅，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11