数字化自动控制抽油方法和移动平衡数字化抽油机技术

本发明专利技术涉及游梁式抽油机技术领域，是一种数字化自动控制抽油方法和移动平衡数字化抽油机，该移动平衡数字化抽油机包括主电机、减速器、曲柄、连杆、游梁、平衡吊臂、支架、驴头、底座、刹车装置、悬绳器、载荷传感器、冲程过程测量器、安全限位装置和数字化控制柜，不仅使移动式配重箱在平衡吊臂上左右移动，自动平衡各种工况下的悬点载荷，而且根据泵充满度的变化自动调节抽油机冲次，具有安全可靠的特点，方便了操作，充分发挥了油井产量，提高了平衡率，实现了节能降耗。

【技术实现步骤摘要】
数字化自动控制抽油方法和移动平衡数字化抽油机
本专利技术涉及游梁式抽油机
，是一种数字化自动控制抽油方法和移动平衡数字化抽油机。
技术介绍
现有游梁式抽油机主要有：常规型游梁式抽油机、前置型游梁式抽油机、偏置型游梁式抽油机和异形游梁式抽油机等，目前游梁式抽油机一般包括驴头、游梁、支架、连杆、底座、曲柄、平衡装置、减速器、刹车、电机和悬绳器，在底座上固定安装有支架、减速器、刹车、电机和控制柜等，游梁铰接在支架上，曲柄固定安装在减速器输出轴上，连杆的一端铰接在曲柄上，连杆的另一端铰接在游梁上，这样就形成了四连杆机构，驴头安装在游梁的前端，悬绳器安装在驴头上；平衡装置安装在曲柄上，或/和，平衡装置安装在游梁上，通过人工加减配重物质量改变平衡力矩来调节平衡；或/和，通过人工移动配重物位置改变平衡力矩来调节平衡；但现有游梁式抽油机都存在两个方面的显著不足：一是，不能自动调平衡，且平衡需要根据油井载荷的变化及时进行调整，如果平衡率很低，会造成抽油机工作状态恶化和电耗增加；二是，不能自动调冲次，造成抽油机的抽油能力经常高于或低于油井的产油量，如果抽油机的冲次过快会造成抽油能力高于油井的产油量，造成空抽和液击，损伤抽油机、抽油杆、抽油泵,降低使用寿命，并浪费电能，如果抽油机的冲次过慢会造成抽油能力低于油井的产油量，降低油井产量。
技术实现思路
本专利技术提供了一种数字化自动控制抽油方法和移动平衡数字化抽油机，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有游梁式抽油机不能自动调平衡和不能自动调冲次，导致平衡率低、冲次与油井产油量不匹配，造成抽油机易出现故障、油井难以实现最大产能和生产成本高的问题。本专利技术的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种数字化自动控制抽油方法，包括移动平衡数字化抽油机，该移动平衡数字化抽油机包括主电机、游梁、平衡吊臂、曲柄和悬绳器，在游梁的左端固定安装有平衡吊臂，在平衡吊臂上分别安装有移动式配重箱和能使移动式配重箱左右移动的驱动装置，在移动平衡数字化抽油机上安装有冲程过程测量器，在悬绳器上固定安装有载荷传感器；还包括中央处理器和三相电参数采集装置，该三相电参数采集装置安装在供电输入端上；该方法按下述步骤进行：第一步，分别将冲程过程测量器、三相电参数采集装置采集到的数据传输给中央处理器，中央处理器在每次的冲程过程中，对采集到的电流值进行处理，找出下冲程中的最大电流值I下max和上冲程中的最大电流值I上max，中央处理器计算每次冲程过程的电流平衡度值H1即H1=I下max/I上max；第二步，按设定冲程次数N次所得到的N个电流平衡度值H1进行比较处理，电流平衡度下限设定值为A11，电流平衡度调节目标下限设定值为A12，电流平衡度上限设定值为B11，电流平衡度调节目标上限设定值为B12；在N次冲程中，只要有1次H1值符合A11≤H1≤B11为电流平衡状态，不对移动式配重箱进行调节；当N次冲程后，N个H1值均小于A11时为电流欠平衡状态，此时通过驱动装置使移动式配重箱向左移动，使电流平衡度H1达到A12≤H1≤B12；当N次冲程后，N个H1值均大于B11时为电流过平衡状态，此时通过驱动装置使移动式配重箱向右移动，使电流平衡度H1达到A12≤H1≤B12。下面是对上述专利技术技术方案之一的进一步优化或/和改进：上述在每次的冲程过程中，中央处理器对采集到的电流值和电压值进行计算，得到下冲程中的平均功率值P下和上冲程中的平均功率值P上，并进行大小比较，以较大值为分母即P大，以较小值为分子即P小，然后计算功率平衡度值H2即H2=P小/P大；按设定的冲程次数N次所得到的N个功率平衡度值H2进行比较处理，功率平衡度下限设定值为A21，功率平衡度调节目标下限设定值为A22；在N次冲程中，只要有1次H2值符合A21≤H2为功率平衡状态，不对移动式配重箱进行调节；当N次冲程后，N个H2值均小于A21且P下小于P上时为功率欠平衡状态，此时通过驱动装置使移动式配重箱向左移动，使功率平衡度H2达到A22≤H2；当N次冲程后，N个H2值均小于A21且P下大于P上时为功率过平衡状态，此时通过驱动装置使移动式配重箱向右移动，使功率平衡度H2达到A22≤H2。上述在主电机与供电输入端之间安装有变频器，悬绳器上固定安装有载荷传感器用于采集悬点载荷值F，在移动平衡数字化抽油机上安装有冲程过程测量器用于采集悬点位移值S；在每次的冲程过程中，中央处理器根据采集到的悬点载荷值F和悬点位移值S进行分析和计算得到地面示功图,其纵坐标为光杆在抽油过程中悬点载荷值F的坐标，横坐标为光杆在抽油过程中悬点位移值S的坐标,中央处理器根据地面示功图采集上冲程泵的冲程值S1和下冲程泵的有效冲程值S2，然后计算泵充满度H3即H3=S2/S1,按设定的冲程次数N次所得到的N个泵充满度值H3进行比较处理，泵充满度下限设定值为A31，泵充满度调节目标下限设定值为A32，泵充满度上限设定值为B31；在N次冲程中，只要有1次H3值符合A31≤H3≤B31为冲次恰当状态，不进行冲次调节；当N次冲程后，N个H3值均小于A31时，为冲次过快状态，此时通过变频器降低主电机转速而减小冲次,使泵充满度H3达到A32≤H3≤B31；当N次冲程后，N个H3值均大于B31时,为冲次过慢状态，此时通过变频器升高主电机转速而增大冲次,使泵充满度H3达到A32≤H3≤B31。上述A11值为0.8至0.85，A12值为0.9至0.95，B11值为1.10至1.15，B12值为1.0至1.05；或/和，A21值为0.5至0.6，A22值为0.80至0.90；或/和，A31值为0.5至0.6，A32值为0.75至0.85，B31值为0.85至0.95。上述设定的冲程次数N为设定的次数；或/和，冲程过程测量器为安装在游梁上的角位移传感器或为固定安装在曲柄上的接近开关或为安装在悬绳器上的悬点位移检测传感器；或/和，三相电参数采集装置为电参数动态平衡测试仪或电流互感器。本专利技术的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种移动平衡数字化抽油机，包括主电机、减速器、曲柄、连杆、游梁、平衡吊臂、支架、驴头、底座、刹车装置、悬绳器和冲程过程测量器；在底座上固定安装有主电机、减速器、刹车装置和支架，能上下摆动的游梁通过中部的游梁支座铰接在支架的顶端，在减速器的动力输出轴上安装有曲柄，连杆的下端与曲柄铰接在一起，连杆的上端铰接在游梁的左部，游梁的右端固定安装有驴头，驴头上安装有悬绳器，在游梁的左端固定安装有平衡吊臂，在平衡吊臂上分别安装有移动式配重箱和能使移动式配重箱左右移动的驱动装置。下面是对上述专利技术技术方案之二的进一步优化或/和改进：上述驱动装置包括带平衡电机的减速器、丝杠和丝母，带平衡电机的减速器固定安装在平衡吊臂上，在平衡吊臂的一端固定安装有丝杠轴承座，在平衡吊臂的另一端固定安装有丝杠辅助轴承座，丝杠的两端分别安装在丝杠轴承座和丝杠辅助轴承座内，丝杠的一端通过联轴器与带平衡电机的减速器的动力输出端固定安装在一起，在丝杠上安装有丝母，移动式配重箱呈马鞍状，其中部有通槽，丝杠从移动式配重箱的通槽内穿过，在移动式配重箱上固定安装有四个固定块，在四个固定块间形成十字通槽，丝母安装在十字通槽内并能够上下左右浮动，在固定块的外端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字化自动控制抽油方法，其特征在于包括移动平衡数字化抽油机，该移动平衡数字化抽油机包括主电机、游梁、平衡吊臂、曲柄和悬绳器，在游梁的左端固定安装有平衡吊臂，在平衡吊臂上分别安装有移动式配重箱和能使移动式配重箱左右移动的驱动装置，在移动平衡数字化抽油机上安装有冲程过程测量器，在悬绳器上固定安装有载荷传感器；还包括中央处理器和三相电参数采集装置，该三相电参数采集装置安装在供电输入端上；该方法按下述步骤进行：第一步，分别将冲程过程测量器、三相电参数采集装置采集到的数据传输给中央处理器，中央处理器在每次的冲程过程中，对采集到的电流值进行处理，找出下冲程中的最大电流值I下max和上冲程中的最大电流值I上max，中央处理器计算每次冲程过程的电流平衡度值H1即H1= I下max / I上max；第二步，按设定冲程次数N次所得到的N个电流平衡度值H1进行比较处理，电流平衡度下限设定值为A11，电流平衡度调节目标下限设定值为A12，电流平衡度上限设定值为B11，电流平衡度调节目标上限设定值为B12；在N次冲程中，只要有1次H1值符合A11≤H1≤B11为电流平衡状态，不对移动式配重箱进行调节；当N次冲程后，N个H1值均小于A11时为电流欠平衡状态，此时通过驱动装置使移动式配重箱向左移动，使电流平衡度H1达到A12≤H1≤B12；当N次冲程后，N个H1值均大于B11时为电流过平衡状态，此时通过驱动装置使移动式配重箱向右移动，使电流平衡度H1达到A12≤H1≤B12。...

【技术特征摘要】
1.一种数字化自动控制抽油方法，其特征在于包括移动平衡数字化抽油机，该移动平衡数字化抽油机包括主电机、游梁、平衡吊臂、曲柄和悬绳器，在游梁的左端固定安装有平衡吊臂，在平衡吊臂上分别安装有移动式配重箱和能使移动式配重箱左右移动的驱动装置，在移动平衡数字化抽油机上安装有冲程过程测量器，在悬绳器上固定安装有载荷传感器；还包括中央处理器和三相电参数采集装置，该三相电参数采集装置安装在供电输入端上；该方法按下述步骤进行：第一步，分别将冲程过程测量器、三相电参数采集装置采集到的数据传输给中央处理器，中央处理器在每次的冲程过程中，对采集到的电流值进行处理，找出下冲程中的最大电流值I下max和上冲程中的最大电流值I上max，中央处理器计算每次冲程过程的电流平衡度值H1即H1=I下max/I上max；第二步，按设定冲程次数N次所得到的N个电流平衡度值H1进行比较处理，电流平衡度下限设定值为A11，电流平衡度调节目标下限设定值为A12，电流平衡度上限设定值为B11，电流平衡度调节目标上限设定值为B12；在N次冲程中，只要有1次H1值符合A11≤H1≤B11为电流平衡状态，不对移动式配重箱进行调节；当N次冲程后，N个H1值均小于A11时为电流欠平衡状态，此时通过驱动装置使移动式配重箱向左移动，使电流平衡度H1达到A12≤H1≤B12；当N次冲程后，N个H1值均大于B11时为电流过平衡状态，此时通过驱动装置使移动式配重箱向右移动，使电流平衡度H1达到A12≤H1≤B12；其中：在每次的冲程过程中，中央处理器对采集到的电流值和电压值进行计算，得到下冲程中的平均功率值P下和上冲程中的平均功率值P上，并进行大小比较，以较大值为分母即P大，以较小值为分子即P小，然后计算功率平衡度值H2即H2=P小/P大；按设定的冲程次数N次所得到的N个功率平衡度值H2进行比较处理，功率平衡度下限设定值为A21，功率平衡度调节目标下限设定值为A22；在N次冲程中，只要有1次H2值符合A21≤H2为功率平衡状态，不对移动式配重箱进行调节；当N次冲程后，N个H2值均小于A21且P下小于P上时为功率欠平衡状态，此时通过驱动装置使移动式配重箱向左移动，使功率平衡度H2达到A22≤H2；当N次冲程后，N个H2值均小于A21且P下大于P上时为功率过平衡状态，此时通过驱动装置使移动式配重箱向右移动，使功率平衡度H2达到A22≤H2；主电机与供电输入端之间安装有变频器，悬绳器上固定安装有载荷传感器用于采集悬点载荷值F，在移动平衡数字化抽油机上安装有冲程过程测量器用于采集悬点位移值S；在每次的冲程过程中，中央处理器根据采集到的悬点载荷值F和悬点位移值S进行分析和计算得到地面示功图,其纵坐标为光杆在抽油过程中悬点载荷值F的坐标，横坐标为光杆在抽油过程中悬点位移值S的坐标,中央处理器根据地面示功图采集上冲程泵的冲程值S1和下冲程泵的有效冲程值S2，然后计算泵充满度H3即H3=S2/S1,按设定的冲程次数N次所得到的N个泵充满度值H3进行比较处理，泵充满度下限设定值为A31，泵充满度调节目标下限设定值为A32，泵充满度上限设定值为B31；在N次冲程中，只要有1次H3值符合A31≤H3≤B31为冲次恰当状态，不进行冲次调节；当N次冲程后，N个H3值均小于A31时，为冲次过快状态，此时通过变频器降低主电机转速而减小冲次,使泵充满度H3达到A32≤H3≤B31；当N次冲程后，N个H3值均大于B31时,为冲次过慢状态，此时通过变频器升高主电机转速而增大冲次,使泵充满度H3达到A32≤H3≤B31；A11值为0.8至0.85，A12值为0.9至0.95，B11值为1.10至1.15，B12值为1.0至1.05；A21值为0.5至0.6，A22值为0.80至0.90；A31值为0.5至0.6，A32值为0.75至0.85，B31值为0.85至0.95。2.根据权利要求1所述的数字化自动控制抽油方法，其特征在于设定的冲程次数N为设定的次数；或/和，冲程过程测量器为安装在游梁上的角位移传感器或为固定安装在曲柄上的接近开关或为安装在悬绳器上的悬点位移检测传感器；或/和，三相电参数采集装置为电参数动态平衡测试仪或电流互感器。3.一种实施如权利要求1或2所述的数字化自动控制抽油方法的移动平衡数字化抽油机，其特征在于包括主电机、减速器、曲柄、连杆、游梁、平衡吊臂、支架、驴头、底座、刹车装置、悬绳器...

【专利技术属性】
技术研发人员：高长乐，于胜存，李宁会，王康军，马述俭，吉效科，朱加强，章敬，林泉，董宏宇，
申请(专利权)人：新疆维吾尔自治区第三机床厂，
类型：发明
国别省市：新疆;65