抽油机游梁辅助平衡重的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，包括以下步骤：对抽油机的平衡程度进行判断，平衡程度至少包括平衡状态、欠平衡状态和过平衡状态；当平衡程度为平衡状态时，在抽油机处于上冲程阶段控制游梁辅助平衡重向游梁尾端运动至距游梁支点为第一预定距离处；当净扭矩曲线开始下降后至第一设定角度时，控制游梁辅助平衡向游梁前端运动至距游梁支点为第二预定距离处；控制游梁辅助平衡重向游梁支点方向运动到距游梁支点为第三预定距离处并使游梁辅助平衡重处于游梁前臂上；当抽油机下冲程结束前，控制游梁辅助平衡重返回到游梁支点处。本发明专利技术能够对抽油机进行动态控制，随曲柄的转动游梁辅助平衡重不断改变位置实现抽油机的动态平衡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油气开采
，特别涉及一种抽油机游梁辅助平衡重的控制方法。
技术介绍
游梁式抽油机由于上下冲程载荷是变化的，存在很大的不平衡性，为了使驱动游梁式抽油机的电动机在上下冲程中载荷均匀，通常对抽油机的载荷加以进行平衡，采用的方法一般是在曲柄或游梁上加装重力平衡块。即使这样，由于地层供液能力或抽油设备工作状态的变化，常常会导致抽油机偏离平衡状态，这就需要停机后对抽油机的平衡块进行位置调整。为解决上述问题提高调平衡的可操作性，继而又出现了在游梁上增加游梁辅助平衡重，并采用手动液压系统、步进电机等不同方式对游梁辅助平衡重的位置进行停机或不停机调节，所谓的不停机调节是每隔一定小时测算一次抽油机的平衡状态，如果需要就调节一下游梁辅助平衡重的位置，之后便固定位置直到一定小时之后的下一次测调。上述具有游梁辅助平衡重的抽油机工作的某一段时间段内，其位置是保持不变的。图1a、图1b为现有技术中电机轴上的抽油机载荷扭矩、平衡扭矩及净扭矩曲线的示意图，如图1a、1b所示，抽油机载荷扭矩曲线是驴头悬点载荷通过四连杆机构作用在减速箱曲柄轴上的扭矩随着曲柄转角的变化曲线，平衡扭矩曲线是平衡重作用在减速箱曲柄轴上的扭矩随着曲柄转角的变化曲线，净扭矩曲线是抽油机载荷扭矩曲线与平衡扭矩曲线叠加后的扭矩曲线，净扭矩是驱动抽油机的电动机需要克服的扭矩。当游梁辅助平衡重的抽油机的平衡一般时，驱动抽油机运行的电机轴上的抽油机载荷扭矩、平衡扭矩及净扭矩曲线如图1a、1b所示。当抽油机偏离平衡状态时，电机轴上的净扭矩曲线在上下冲程的峰值就会出现较大差别，欠平衡时上冲程峰值扭矩大于下冲程峰值扭矩，过平衡时上冲程峰值扭矩小于下冲程峰值扭矩。此时需要进行调节使其回复到平衡状态，例如，当抽油机欠平衡时，将游梁辅助平衡重利用步进电机、手动液压系统等方式向游梁尾端移动一定距离；当抽油机过平衡时，则将游梁辅助平衡重向游梁前端(驴头方向)移动一定距离。在调整完后抽油机工作时，游梁辅助平衡重得位置是固定不动的。通过对调整后的抽油机的平衡进行检测，发现上述的调整方法对改善抽油机的平衡起到了一定的帮助。但是上述方法相当于将一部分平衡块放到了游梁上，平衡扭矩曲线仍然是近似的正弦曲线，因此在净扭矩峰值平衡的情况下，难以消除净扭矩曲线上出现负扭矩的情况不能改变抽油机的净扭矩曲线形状，在该曲线上仍会出现一段扭矩为负的情况，如图1a、1b所示，说明经过调平衡以后电动机的工作仍然会出现一小段处于发电机工作状态的情况，这会对电机造成一定的影响，虽然该影响可能较小。因此，如何调整抽油机的平衡状态仍然存在进一步调节改善的必要和可能。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术实施例所要解决的技术问题是提供了一种抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，其能够对抽油机游梁辅助平衡重进行动态控制，随曲柄的转动游梁辅助平衡重不断改变位置实现抽油机的动态平衡。本专利技术实施例的具体技术方案是：一种抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，包括以下步骤：对抽油机的平衡程度进行判断，所述平衡程度至少包括平衡状态、欠平衡状态和过平衡状态；当平衡程度为平衡状态时，在抽油机处于上冲程阶段控制游梁辅助平衡重向游梁尾端运动至距游梁支点为第一预定距离处；当净扭矩曲线开始下降后至第一设定角度时，控制游梁辅助平衡向游梁前端运动至距游梁支点为第二预定距离处；控制游梁辅助平衡重向游梁支点方向运动到距游梁支点为第三预定距离处并使游梁辅助平衡重处于游梁前臂上；当抽油机下冲程结束前，控制游梁辅助平衡重返回到游梁支点处；当平衡程度为欠平衡状态时，在抽油机处于上冲程阶段控制游梁辅助平衡重向游梁尾端运动至距游梁支点为第四预定距离处，第四预定距离大于第一预定距离；当净扭矩曲线开始下降后至第二设定角度时，第二设定角度大于第一设定角度，控制游梁辅助平衡向游梁前端运动至距游梁支点为第五预定距离处，第五预定距离小于第二预定距离；控制游梁辅助平衡重向游梁支点方向运动到距游梁支点为第六预定距离处；当抽油机下冲程结束前，控制游梁辅助平衡重返回到游梁支点处；当平衡程度为过平衡状态时，在抽油机处于上冲程阶段控制游梁辅助平衡重向游梁尾端运动至距游梁支点为第七预定距离处；当净扭矩曲线开始下降后至第三设定角度时，第三设定角度小于第一设定角度，控制游梁辅助平衡向游梁前端运动至距游梁支点为第八预定距离处，第八预定距离大于第二预定距离；控制游梁辅助平衡重向游梁支点方向运动到距游梁支点为第九预定距离处，第九预定距离大于第三预定距离；当抽油机下冲程结束前，控制游梁辅助平衡重返回到游梁支点处。在一种优选地实施方式中，平衡状态为抽油机的净扭矩曲线在上下冲程时的峰值满足预设条件。在一种优选地实施方式中，欠平衡状态为抽油机的净扭矩曲线在上下冲程时，上冲程净扭矩大于下冲程净扭矩。在一种优选地实施方式中，过平衡状态为抽油机的净扭矩曲线在上下冲程时，上冲程净扭矩小于下冲程净扭矩。在一种优选地实施方式中，当游梁辅助平衡重位于游梁前臂上时，第六预定距离小于第三预定距离。在一种优选地实施方式中，当欠平衡严重时，游梁辅助平衡重位于游梁后臂上，第六预定距离小于或等于或大于第三预定距离。在一种优选地实施方式中，当游梁辅助平衡重位于游梁后臂上时，所述第七预定距离小于所述第一预定距离。在一种优选地实施方式中，当过平衡严重时，游梁辅助平衡重位于游梁前臂上，第七预定距离小于或等于或大于第一预定距离。在一种优选地实施方式中，通过测量抽油机电机上、下冲程做功大小来确定抽油机的平衡程度。在一种优选地实施方式中，当电机上冲程做功大于下冲程做功时，抽油机为欠平衡状态，当电机上冲程做功小于下冲程做功时，抽油机为过平衡状态。在一种优选地实施方式中，通过电流传感器测量抽油机电机上、下冲程的电流大小来确定抽油机的平衡程度。在一种优选地实施方式中，当上冲程的电机电流大于下冲程的电机电流时，抽油机为欠平衡状态，当上冲程的电机电流小于下冲程的电机电流时，抽油机为过平衡状态。在一种优选地实施方式中，所述抽油机包括：游梁；设置在所述游梁上的游梁辅助平衡重调节装置，游梁辅助平衡重调节装置包括：平衡机架，平衡机架上设置有从动链轮；设置在平衡机架上的游梁辅助平衡重；设置在平衡机架上的驱动装置，驱动装置包括主动链轮，主动链轮与从动链轮之间设置有链条，链条与游梁辅助平衡重相连接，以使驱动装置带动主动链轮和从动链轮转动时，主动链轮与从动链轮之间的链条能带动游梁辅助平衡重移动；设置在所述游梁上的加速度传感器，其用于检测游梁的处于上冲程或下冲程的加速度传感器；用于带动所述游梁运动的电机；用于测定所述电机运行电流的电流传感器；控制装置，其根据所述加速度传感器和所述电流传感器监测到的数据对游梁式抽油机游梁辅助平衡重调节装置中的驱动装置进行控制以使游梁辅助平衡重移动。本专利技术的技术方案具有以下显著有益效果：本专利技术实施例中抽油机游梁辅助平衡重的控制方法能够实现对游梁辅助平衡重随着游梁的上下摆动而围绕游梁支点进行前后位置的改变，不仅能起到改善平衡效果的作用，还能进一步起到降低电机净扭矩，进而降低电机功率的作用，同时还能避免电机扭矩(或功率)出现负值的情况，改善电机的运行状态。当抽油机载荷偏离平衡状态时，可以通过改变游梁辅助平衡重前后移动的方向、移动距本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：对抽油机的平衡程度进行判断，所述平衡程度至少包括平衡状态、欠平衡状态和过平衡状态；当平衡程度为平衡状态时，在抽油机处于上冲程阶段控制游梁辅助平衡重向游梁尾端运动至距游梁支点为第一预定距离处；当净扭矩曲线开始下降后至第一设定角度时，控制游梁辅助平衡向游梁前端运动至距游梁支点为第二预定距离处；控制游梁辅助平衡重向游梁支点方向运动到距游梁支点为第三预定距离处并使游梁辅助平衡重处于游梁前臂上；当抽油机下冲程结束前，控制游梁辅助平衡重返回到游梁支点处；当平衡程度为欠平衡状态时，在抽油机处于上冲程阶段控制游梁辅助平衡重向游梁尾端运动至距游梁支点为第四预定距离处，第四预定距离大于第一预定距离；当净扭矩曲线开始下降后至第二设定角度时，第二设定角度大于第一设定角度，控制游梁辅助平衡向游梁前端运动至距游梁支点为第五预定距离处，第五预定距离小于第二预定距离；控制游梁辅助平衡重向游梁支点方向运动到距游梁支点为第六预定距离处；当抽油机下冲程结束前，控制游梁辅助平衡重返回到游梁支点处；当平衡程度为过平衡状态时，在抽油机处于上冲程阶段控制游梁辅助平衡重向游梁尾端运动至距游梁支点为第七预定距离处；当净扭矩曲线开始下降后至第三设定角度时，第三设定角度小于第一设定角度，控制游梁辅助平衡向游梁前端运动至距游梁支点为第八预定距离处，第八预定距离大于第二预定距离；控制游梁辅助平衡重向游梁支点方向运动到距游梁支点为第九预定距离处，第九预定距离大于第三预定距离；当抽油机下冲程结束前，控制游梁辅助平衡重返回到游梁支点处。...

【技术特征摘要】
1.一种抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：对抽油机的平衡程度进行判断，所述平衡程度至少包括平衡状态、欠平衡状态和过平衡状态；当平衡程度为平衡状态时，在抽油机处于上冲程阶段控制游梁辅助平衡重向游梁尾端运动至距游梁支点为第一预定距离处；当净扭矩曲线开始下降后至第一设定角度时，控制游梁辅助平衡向游梁前端运动至距游梁支点为第二预定距离处；控制游梁辅助平衡重向游梁支点方向运动到距游梁支点为第三预定距离处并使游梁辅助平衡重处于游梁前臂上；当抽油机下冲程结束前，控制游梁辅助平衡重返回到游梁支点处；当平衡程度为欠平衡状态时，在抽油机处于上冲程阶段控制游梁辅助平衡重向游梁尾端运动至距游梁支点为第四预定距离处，第四预定距离大于第一预定距离；当净扭矩曲线开始下降后至第二设定角度时，第二设定角度大于第一设定角度，控制游梁辅助平衡向游梁前端运动至距游梁支点为第五预定距离处，第五预定距离小于第二预定距离；控制游梁辅助平衡重向游梁支点方向运动到距游梁支点为第六预定距离处；当抽油机下冲程结束前，控制游梁辅助平衡重返回到游梁支点处；当平衡程度为过平衡状态时，在抽油机处于上冲程阶段控制游梁辅助平衡重向游梁尾端运动至距游梁支点为第七预定距离处；当净扭矩曲线开始下降后至第三设定角度时，第三设定角度小于第一设定角度，控制游梁辅助平衡向游梁前端运动至距游梁支点为第八预定距离处，第八预定距离大于第二预定距离；控制游梁辅助平衡重向游梁支点方向运动到距游梁支点为第九预定距离处，第九预定距离大于第三预定距离；当抽油机下冲程结束前，控制游梁辅助平衡重返回到游梁支点处。2.根据权利要求1所述的抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，其特征在于，平衡状态为抽油机的净扭矩曲线在上下冲程时的峰值满足预设条件。3.根据权利要求1所述的抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，其特征在于，欠平衡状态为抽油机的净扭矩曲线在上下冲程时，上冲程净扭矩大于下冲程净扭矩。4.根据权利要求1所述的抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，其特征在于，过平衡状态为抽油机的净扭矩曲线在上下冲程时，上冲程净扭矩小于下冲程净扭矩。5.根据权利要求1所述的抽油机游梁辅助平衡重的控制方法，其特征在于，当游梁辅助平衡重位于游梁...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘猛，师俊峰，杨威，张鑫，张建军，赵瑞东，张喜顺，凌芬芹，
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