油梁式抽油机的频率闭环控制方法、系统、装置、介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种油梁式抽油机的频率闭环控制方法、系统、装置、介质。该方法包括：接收输入减速箱传动效率、电机极对数、曲柄半径、减速箱变速比、曲柄平衡配重、和抽油机光杆的最大位移的指令；获取电机定子电阻、转子回路电阻、定子电抗和转子回路电抗；检测电机转差率、定子频率和定子电压；实时获取抽油机光杆位置；根据第一预设公式计算抽油机光杆载荷；根据光杆位置和光杆载荷，实时获取实际功图；获取理论功图；根据实际功图和理论功图，计算实际充满系数；根据实际充满系数的变化调节变频器频率。本发明专利技术根据抽油机的实际充满系数的变化调节变频器频率以调节电机转速，最终达到控制抽油机以高充满系数运行的目的。油机以高充满系数运行的目的。油机以高充满系数运行的目的。

【技术实现步骤摘要】
油梁式抽油机的频率闭环控制方法、系统、装置、介质


[0001]本专利技术涉及石油排采的
，具体而言，涉及一种适用于油梁式抽油机的频率闭环控制方法及系统。

技术介绍

[0002]在节能环保的环境和现有的游梁式抽油机采油
中，电能的消耗问题逐渐成为人们所关注的问题。节能环保是一个很核心的问题，在确保油田出油量的情况下，节省抽油泵的用电成本是电机驱动抽油机控制技术的重中之重。因此，在抽油泵工作过程中，当地下油量减少或者存在气体时，油泵中原油的充满度降低，进而泵效下降，此时驱动变频器使电机转速下降从而降低抽油杆的冲次，在保证抽油泵采油量不变的前提下达到节能环保的目的。
[0003]在抽油机控制系统中，常常会出现这种情况，那就是当地下油量减少或存有气体时，此时抽油泵的充满度降低。但是，抽油杆的冲次不会因充满度的改变而改变，此时，保抽油泵的原冲次对采油量的保持和提高已毫无意义，若不采取一定的措施，即若变频器驱动电机在无人干预的情况下不动作，就会出现“大马拉小车”的现象，并且油田是几十台甚至几百台抽油机全天候工作，造成对油田电能的浪费严重，且用户的用电成本提升。在现有的技术方案中，工作人员在遇到这种情况时，一般采用通过观察地面功图，并人为调节变频器驱动电机的频率进而改变抽油杆的冲次，最终实现降低电能损耗的技术效果的解决方案。
[0004]人为调节变频器虽然在一定程度上解决了这一问题，但上述解决方案依然存在着安全、调节不及时等诸多问题，不仅在电能损耗降低效果方面不是很好，而且自动化程度低，导致工人的劳动强度大，进而大大增加了人工成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
[0006]为此，本专利技术的第一目的在于提出一种油梁式抽油机的频率闭环控制方法。
[0007]本专利技术的第二目的在于提出一种油梁式抽油机的频率闭环控制系统。
[0008]本专利技术的第三目的在于提出一种计算机装置。
[0009]本专利技术的第四目的在于提出一种计算机可读存储介质。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术的第一方面的技术方案，提供了一种油梁式抽油机的频率闭环控制方法，所述油梁式抽油机包括抽油机光杆，传动机构，电机；所述传动机构包括减速箱和曲柄，变频器的输出轴与所述电机的输入轴连接，所述电机的输出轴与所述减速箱的输入轴连接，所述减速箱的输出轴上固定有所述曲柄，所述曲柄与所述抽油机光杆相连接，所述控制方法包括：接收输入减速箱的传动效率、电机的极对数、曲柄的半径、减速箱的变速比、曲柄的平衡配重、和抽油机光杆的最大位移的指令；获取所述电机的定子电阻、转子回路电阻、定子电抗和转子回路电抗；在所述变频
器驱动所述电机运行后，检测所述电机的转差率s、定子频率和定子电压；实时获取所述抽油机光杆的位置；根据所述减速箱的传动效率、电机的极对数、曲柄的半径、减速箱的变速比、曲柄的平衡配重、和抽油机光杆的最大位移，所述电机的定子电阻、转子回路电阻、定子电抗和转子回路电抗，所述电机的转差率s、定子频率和定子电压，所述抽油机光杆的位置，以及第一预设公式，计算所述抽油机光杆的载荷P；所述第一预设公式为：根据所述抽油机光杆的位置和所述抽油机光杆的载荷P，实时绘制并获取地面的实际功图；绘制并获取地面的理论功图；根据所述实际功图和所述理论功图，计算所述油梁式抽油机的实际充满系数；根据所述实际充满系数的变化调节所述变频器的频率，以控制所述油梁式抽油机以高充满系数运行。
[0011]优选地，实时获取所述抽油机光杆的位置的步骤，具体包括：通过角度传感器实时采集所述曲柄在顺时针转动时的曲柄轴线与垂直线的夹角；通过第二预设公式实时获取所述抽油机光杆的位置；所述第二预设公式为：。
[0012]优选地，根据所述实际充满系数的变化调节所述变频器的频率，以调节所述电机的转速的步骤，具体包括：实时检测所述变频器的当前运行频率；判断所述实际充满系数是否在预设范围内；当所述实际充满系数在预设范围内时，控制所述变频器按照所述当前运行频率继续运行，并将所述当前运行频率设置为所述变频器的第一额定运行频率；当所述实际充满系数不在预设范围内时，根据所述当前运行频率、所述实际充满系数以及第三预设公式计算所述变频器的第二额定运行频率；根据所述实际充满系数、所述第二额定运行频率以及第四预设公式计算所述变频器的目标运行频率；控制所述变频器按照第一频率的步长降低所述当前运行频率至所述目标运行频率；当所述当前运行频率降低至所述目标运行频率时，判断所述实际充满系数是否在预设范围内；当所述实际充满系数在预设范围内时，控制所述变频器按照所述目标运行频率继续运行；当所述实际充满系数不在第一预设范围内时，控制所述变频器按照第二频率的步长降低所述当前运行频率，循环判断所述实际充满系数是否在预设范围内的步骤，直到所述实际充满系数在预设范围内；所述第三预设公式为：
其中，为所述变频器的当前运行频率，为所述油梁式抽油机的实际充满系数，为所述变频器的第二额定运行频率；所述第四预设公式为：其中，为所述变频器的目标运行频率。
[0013]优选地，所述预设范围为大于等于90%且小于100%；控制所述变频器按照第一频率的步长降低所述当前运行频率至所述目标运行频率的步骤，具体包括：确定所述实际充满系数所在的具体范围；当确定所述实际充满系数小于50%时，控制所述变频器按照50%*的步长降低所述当前运行频率至所述目标运行频率；当确定所述实际充满系数小于60%且大于等于50%时，控制所述变频器按照40%*的步长降低所述当前运行频率至所述目标运行频率；当确定所述实际充满系数小于70%且大于等于60%时，控制所述变频器按照30%*的步长降低所述当前运行频率至所述目标运行频率；当确定所述实际充满系数小于80%且大于等于70%时，控制所述变频器按照20%*的步长降低所述当前运行频率至所述目标运行频率；当确定所述实际充满系数小于90%且大于等于80%时，控制所述变频器按照10%*的步长降低所述当前运行频率至所述目标运行频率；以及所述第二频率为1Hz。
[0014]本专利技术的第二方面的技术方案，还提供了一种油梁式抽油机的频率闭环控制系统，所述油梁式抽油机包括抽油机光杆，传动机构，电机；所述传动机构包括减速箱和曲柄，变频器的输出轴与所述电机的输入轴连接，所述电机的输出轴与所述减速箱的输入轴连接，所述减速箱的输出轴上固定有所述曲柄，所述曲柄与所述抽油机光杆相连接，所述控制系统包括：接收单元，用于接收输入减速箱的传动效率、电机的极对数、曲柄的半径、减速箱的变速比、曲柄的平衡配重、和抽油机光杆的最大位移的指令；第一获取单元，用于获取所述电机的定子电阻、转子回路电阻、定子电抗和转子回路电抗；第一检测单元，用于在所述变频器驱动所述电机运行后，检测所述电机的转差率s、定子频率和定子电压；第二获取单元，用于实时获取所述抽油机光杆的位置；第一计算单元，用于根据所述减速箱的传动效率、电机的极对数、曲柄的半径、减速箱的变速比、曲柄的平衡配重、和抽油机光杆的最大位移，所述电机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种油梁式抽油机的频率闭环控制方法，所述油梁式抽油机包括抽油机光杆，传动机构，电机；所述传动机构包括减速箱和曲柄，变频器的输出轴与所述电机的输入轴连接，所述电机的输出轴与所述减速箱的输入轴连接，所述减速箱的输出轴上固定有所述曲柄，所述曲柄与所述抽油机光杆相连接，其特征在于，所述控制方法包括：接收输入减速箱的传动效率、电机的极对数、曲柄的半径、减速箱的变速比、曲柄的平衡配重、和抽油机光杆的最大位移的指令；获取所述电机的定子电阻、转子回路电阻、定子电抗和转子回路电抗；在所述变频器驱动所述电机运行后，检测所述电机的转差率s、定子频率和定子电压；实时获取所述抽油机光杆的位置；根据所述减速箱的传动效率 、电机的极对数、曲柄的半径、减速箱的变速比、曲柄的平衡配重、和抽油机光杆的最大位移，所述电机的定子电阻、转子回路电阻、定子电抗和转子回路电抗，所述电机的转差率s、定子频率和定子电压，所述抽油机光杆的位置，以及第一预设公式，计算所述抽油机光杆的载荷P；所述第一预设公式为：根据所述抽油机光杆的位置和所述抽油机光杆的载荷P，实时绘制并获取地面的实际功图；绘制并获取地面的理论功图；根据所述实际功图和所述理论功图，计算所述油梁式抽油机的实际充满系数；根据所述实际充满系数的变化调节所述变频器的频率，以控制所述油梁式抽油机以高充满系数运行。2.根据权利要求1所述的油梁式抽油机的频率闭环控制方法，其特征在于，实时获取所述抽油机光杆的位置的步骤，具体包括：通过角度传感器实时采集所述曲柄在顺时针转动时的曲柄轴线与垂直线的夹角；通过第二预设公式实时获取所述抽油机光杆的位置；所述第二预设公式为：
。3.根据权利要求1或2所述的油梁式抽油机的频率闭环控制方法，其特征在于，根据所述实际充满系数的变化调节所述变频器的频率，以控制所述油梁式抽油机以高充满系数运行的步骤，具体包括：实时检测所述变频器的当前运行频率；判断所述实际充满系数是否在预设范围内；当所述实际充满系数在预设范围内时，控制所述变频器按照所述当前运行频率继续运行，并将所述当前运行频率设置为所述变频器的第一额定运行频率；当所述实际充满系数不在预设范围内时，根据所述当前运行频率、所述实际充满系数以及第三预设公式计算所述变频器的第二额定运行频率；根据所述实际充满系数、所述第二额定运行频率以及第四预设公式计算所述变频器的目标运行频率；控制所述变频器按照第一频率的步长降低所述当前运行频率至所述目标运行频率；当所述当前运行频率降低至所述目标运行频率时，判断所述实际充满系数是否在预设范围内；当所述实际充满系数在预设范围内时，控制所述变频器按照所述目标运行频率继续运行；当所述实际充满系数不在第一预设范围内时，控制所述变频器按照第二频率的步长降低所述当前运行频率，循环判断所述实际充满系数是否在预设范围内的步骤，直到所述实际充满系数在预设范围内；所述第三预设公式为：其中，为所述变频器的当前运行频率，为所述油梁式抽油机的实际充满系数，为所述变频器的第二额定运行频率；所述第四预设公式为：其中，为所述变频器的目标运行频率。4.根据权利要求3所述的油梁式抽油机的频率闭环控制方法，其特征在于，所述预设范围为大于等于90%且小于100%；控制所述变频器按照第一频率的步长降低所述当前运行频率至所述目标运行频率的步骤，具体包括：确定所述实际充满系数所在的具体范围；当确定所述实际充满系数小于50%时，控制所述变频器按照50%*的步长降低所述当
前运行频率至所述目标运行频率；当确定所述实际充满系数小于60%且大于等于50%时，控制所述变频器按照40%*的步长降低所述当前运行频率至所述目标运行频率；当确定所述实际充满系数小于70%且大于等于60%时，控制所述变频器按照30%*的步长降低所述当前运行频率至所述目标运行频率；当确定所述实际充满系数小于80%且大于等于70%时，控制所述变频器按照20%*的步长降低所述当前运行频率至所述目标运行频率；当确定所述实际充满系数小于90%且大于等于80%时，控制所述变频器按照10%*的步长降低所述当前运行频率至所述目标运行频率；以及所述第二频率为1Hz。5.一种油梁式抽油机的频率闭环控制系统，所述油梁式抽油机包括抽油机光杆，传动机构，电机；所述传动机构包括减速箱和曲柄，变频器的输出轴与所述电机的输入轴连接，所述电机的输出轴与所述减速箱的输入轴连接，所述减速箱的输出轴上固定有所述曲柄，所述曲柄与所述抽油机光杆相连接，其特征在于，所述控制系统包括： 接收单...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜远鹏，王少飞，边春元，蔡看，
申请(专利权)人：沈阳科来沃电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：