游梁式抽油机变速箱自动换挡器及控制方法技术

本发明专利技术公开了游梁式抽油机变速箱自动换挡器及控制方法，包括固定壳体，所述固定壳体内设置有电机，且电机的输出端连接有蜗杆，所述蜗杆的外壁啮合有蜗轮，且蜗轮包括蜗轮轴和蜗轮输出轴，所述蜗轮轴上安装有定位磁铁，所述蜗轮输出轴连接有换挡齿轮，所述蜗轮上方设置有控制板，且控制板设置有第二固定壳体，所述固定壳体上设置有多个螺纹孔，且固定壳体通过螺纹孔安装于变速箱上，所述控制板包括处理器、电源模块、电机驱动模块、过流检测模块、位置传感器模块和无线传输模块，所述控制板同时连接有油位传感器和转速传感器，本发明专利技术公开的游梁式抽油机变速箱自动换挡器及控制方法具有提高电能利用效率，达到有效节能目的效果。达到有效节能目的效果。达到有效节能目的效果。

【技术实现步骤摘要】
游梁式抽油机变速箱自动换挡器及控制方法


[0001]本专利技术涉及变速箱设备
，尤其涉及游梁式抽油机变速箱自动换挡器及控制方法。

技术介绍

[0002]目前，国内外油田普遍采用游梁式抽油机，其中抽油系统是石油生产的耗电大户，约占总耗电量的20％
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30％。为了保证证抽油机有足够的过载能力，通常电动机装机功率比较大，大都处于“大马拉小车”的工况下运行，造成能源的极大浪费。特别是在油田开采逐渐进入中后期，井下供液逐渐不足，泵效逐渐降低，“半抽”和“空抽”现象严重，导致实际生产中，抽油机的运行效率特别低。随着“节能减排”举措的推进，降低游梁式抽油机的能耗，是石油开采过程中亟待解决的问题。
[0003]针对这种问题，为了尽可能提高抽油机工作效率，减少电能的浪费，最有效的方法是控制控制抽油杆的运动速度，在油量充足时高速运行，在油量不足时低速运行，甚至在油井出液量不足或发生空抽时关闭抽油机，等待液面恢复一定深度再开启抽油机。为此，如何根据油量实时控制工作频率，达到节能和减少抽油机损坏的目的成了我们需要考虑的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术公开游梁式抽油机变速箱自动换挡器及控制方法，旨在解决如何根据油量实时控制工作频率，达到节能和减少抽油机损坏的目的的技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]游梁式抽油机变速箱自动换挡器，包括固定壳体，所述固定壳体内设置有电机，且电机的输出端连接有蜗杆，所述蜗杆的外壁啮合有蜗轮，且蜗轮包括蜗轮轴和蜗轮输出轴，所述蜗轮轴上安装有定位磁铁，所述蜗轮输出轴连接有换挡齿轮，所述蜗轮上方设置有控制板，且控制板设置有第二固定壳体，所述固定壳体上设置有多个螺纹孔，且固定壳体通过螺纹孔安装于变速箱上，所述控制板包括处理器、电源模块、电机驱动模块、过流检测模块、位置传感器模块和无线传输模块，所述控制板同时连接有油位传感器和转速传感器。
[0007]通过设置有电机、换挡齿轮和控制板，运行过程中，电机通过蜗轮轴输出换挡齿轮8控制换挡拨叉进行换挡，处理器接收油位传感器数据后，通过传感器数据确定此时油井内油液高度，进行挡位匹配和电机输出功率控制，同时通过位置传感器模块中的位置传感器闭环控制电机旋转角度，达到精准换挡，为防止换挡过程中发生打齿现象，通过过流检测模块实时监测电机工作电流，发生打齿时会造成电机堵转，及时切断电源，小幅转动换挡传动齿轮后重新进行换挡，具备抽油器工作频率自调节，通过人工设定油液高度与抽油频率的关系，控制板3会根据得到的油液高度参数匹配最佳的工作挡位，提高电能利用效率，达到有效节能目的。
[0008]在一个优选的方案中，所述处理器用于接收油位传感器数据，通过传感器数据确
定此时油井内油液高度，进行挡位匹配和电机输出功率控制，同时通过位置传感器模块中的位置传感器闭环控制电机旋转角度，所述过流检测模块用于实时监测电机工作电流，所述处理器接收转速传感器数据，进行数据处理后通过无线传输模块实时上传抽油机工作状态给人工指挥台，同时也通过无线传输模块接收人工指挥台发送的指令并进行相应的指令操作，所述处理器同时通过在线网络实时获取当地时间，所述控制板包括自动换挡和操控换挡两种模式可选。
[0009]通过设置有处理器，其中处理器可接收抽油机的运行参数，通过无线传输模块可实现电参数的实时采集和上传功能，也通过无线传输模块连接人工指挥台，具备接受人工控制台指令，实现远程控制启停，在线控制工作模式，故障报警功能，具备显示功能，人工控制台可实时显示抽油器各项运行参数，以及故障情况，同时，由于控制板有自动换挡和操控换挡两种模式可选，自动换档可设置根据油液位置换挡、白天，黑夜不同时段换挡，操纵换挡则根据人工控制台指令换挡，两种模式均可在线设置，方便快捷。
[0010]游梁式抽油机变速箱自动换挡器的控制方法，包括以下具体步骤：
[0011]S1：开启设备后，对控制系统进行初始化，检测速度传感器是否正常；
[0012]S2：如传感器工作异常，向控制台发送异常信息，控制台对应显示报警信息，如果传感器工作正常，进行S3；
[0013]S3：接收来自控制台命令，判断设置为自适应模式还是人工模式：若设置为人工模式则根据命令调节挡位；若设置为自适应模式，则检测油位传感器是否正常工作；
[0014]S4：若油位传感器故障，则向控制台发送警报，并调节为低速工作挡位；若油位传感器没有故障，则进入S5；
[0015]S5：控制器根据提前设定好的油位高度与挡位的设定值进行换挡；换挡过程可以在抽油机不停机状态下进行，将抽油机电机降速后直接进行换挡；
[0016]S6：也可停机状态下换挡，换挡过程中通过过流检测模块监测换挡电机的电流；超过设定阈值说明传动齿轮之间发生卡齿现象，进入S7；未超过设定阈值，证明换挡成功，进入S8；
[0017]S7：启动抽油机电机，使传动齿轮小幅度转动，进入S6；
[0018]S8：判断控制台设置是否打开夜间模式，若关闭，则进入S9；打开则根据当地时间在夜间换至高速档位；
[0019]S9：实时向控制台更新抽油机工作状态，包括挡位信息，工作速度信息。
[0020]通过设置有人工模式和自适应模式，可满足不同场景下的控制需求，通过变速器可实现软起动，有效减小所需动力电机的最大功率，进而降低井场电网容量，大幅节约成本，同时由于换挡过程可以在抽油机不停机状态下进行，换挡过程中自动降低电机输出转速，在低转速下直接换挡，同时通过过流检测电路，保证换挡成功，比传统使用电机变频器方法更加节约成本，有广阔的使用前景。
[0021]由上可知，游梁式抽油机变速箱自动换挡器，包括固定壳体，所述固定壳体内设置有电机，且电机的输出端连接有蜗杆，所述蜗杆的外壁啮合有蜗轮，且蜗轮包括蜗轮轴和蜗轮输出轴，所述蜗轮轴上安装有定位磁铁，所述蜗轮输出轴连接有换挡齿轮，所述蜗轮上方设置有控制板，且控制板设置有第二固定壳体，所述固定壳体上设置有多个螺纹孔，且固定壳体通过螺纹孔安装于变速箱上，所述控制板包括处理器、电源模块、电机驱动模块、过流
检测模块、位置传感器模块和无线传输模块，所述控制板同时连接有油位传感器和转速传感器。本专利技术提供的游梁式抽油机变速箱自动换挡器及控制方法具有实现精准换挡，防止换挡过程中发生打齿现象，也可根据得到的油液高度参数匹配最佳的工作挡位，提高电能利用效率，达到有效节能目的的技术效果。
附图说明
[0022]图1为本专利技术提出的游梁式抽油机变速箱自动换挡器的整体结构示意图。
[0023]图2为本专利技术提出的游梁式抽油机变速箱自动换挡器的控制板的硬件组成图。
[0024]图3为本专利技术提出的游梁式抽油机变速箱自动换挡器中抽油机整体的网络连接示意图。
[0025]图4为本专利技术提出的游梁式抽油机变速箱自动换挡器的控制方法的整体流程图。
[0026]图中：1、固定壳体；2、定位磁铁；3、控制板；4、第二固定壳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.游梁式抽油机变速箱自动换挡器，包括固定壳体(1)，其特征在于，所述固定壳体(1)内设置有电机，且电机的输出端连接有蜗杆(6)，所述蜗杆(6)的外壁啮合有蜗轮(5)，且蜗轮(5)包括蜗轮轴和蜗轮输出轴，所述蜗轮轴上安装有定位磁铁(2)，所述蜗轮输出轴连接有换挡齿轮(8)，所述蜗轮(5)上方设置有控制板(3)，且控制板(3)设置有第二固定壳体(4)，所述固定壳体(1)上设置有多个螺纹孔(7)，且固定壳体(1)通过螺纹孔(7)安装于变速箱上，所述控制板(3)包括处理器、电源模块、电机驱动模块、过流检测模块、位置传感器模块和无线传输模块，所述控制板(3)同时连接有油位传感器和转速传感器。2.根据权利要求1所述的游梁式抽油机变速箱自动换挡器，其特征在于，所述处理器用于接收油位传感器数据，通过传感器数据确定此时油井内油液高度，进行挡位匹配和电机输出功率控制，同时通过位置传感器模块中的位置传感器闭环控制电机旋转角度，所述过流检测模块用于实时监测电机工作电流。3.根据权利要求2所述的游梁式抽油机变速箱自动换挡器，其特征在于，所述处理器接收转速传感器数据，进行数据处理后通过无线传输模块实时上传抽油机工作状态给人工指挥台，同时也通过无线传输模块接收人工指挥台发送的指令并进行相应的指令操作。4.根据权利要求3所述的游梁式抽油机变速箱自动换挡器，其特征在于，所述处理器同时通过在线网络实时获取当地时间，所述控制板(3)包括自动换挡和操控换挡两种模式可选。5.游梁...

【专利技术属性】
技术研发人员：李灵恩，吴承航，季浩然，李春明，
申请(专利权)人：镇江市金鼎变速箱有限公司，
类型：发明
国别省市：