本发明专利技术涉及抽油机(pumpjack)的泵抽空控制方法和抽油机控制装置。具体为即使因泵抽空(pumpoff)发生而使抽油机速度降低，也不会因过负荷异常、原油凝固等原因停机，能够使油井进行连续生产，而且，即使泵抽空时也能够防止生产能力降低。此外，检测出泵抽空条件后，使抽油机上冲程时的行速由正弦波状变为矩形波状，或者以变换器的运转中进行转矩限制的同时进行上冲程动作。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及抽油机(pumpjack)驱动的梁式泵的泵抽空(pumpoff)控制方法和抽油机控制装置。
技术介绍
在梁式泵油井(Beam pumped wells)中，泵抽空控制的传感器从液面、压力检测器(Downhole fluid level or pre-ssure indicators)、流量传感器(Flow and no-flowsensors)、振动传感器(Vibration sensors)、以及马达电流传感器(Motor currentsensors)发展为最近的能够进行泵杆负荷的解析、记录等的现代的示功图法(Dynagraphcard methods)。但是，对于应用这些现有方式的传感器的方法，因精度上的问题基本上没有进行实用。而示功图法即使满足精度，但需要检测抽油杆负载的传感器、及其检测信号处理装置等，因此具有复杂 闻价的缺点。 此外，泵抽空控制的不使用各种传感器的方法提出了检测抽油机的泵抽空且检测出以后使抽油机的速度降低至泵抽空消除的状态的控制方法。(例如，参照专利文献I)图4中，I是抽油机驱动用感应电动机，2是与感应电动机I直接连接并检测感应电动机I速度的速度检测器，3是具有电流内环的矢量控制变换器，4a是泵抽空控制装置。矢量控制变换器3具有直线指令器31、速度调节器32、电流调节器33、PWM控制器34、变流器35和矢量运算器36。直线指令器31具有在内部设定的加速度的限制下将泵抽空控制装置4a输出的速度基准Np变换为感应电动机I的速度基准Ns的作用。将速度基准Ns与由速度检测器2检测出的实际速度Ni相比较，其偏差由速度调节器32放大并输出二次电流指令I2q。电动机电流由变流器35检测出，由矢量运算器36仅检测出其二次电流成分12，并与二次电流指令I2q进行比较。此外，其偏差由电流调节器33放大，由PWM控制器34调节电压的脉冲宽度以供给驱动负荷所需的二次电流给感应电动机I。如此矢量控制变换器3自动调节电动机速度以使实际速度Ni与速度基准Np相等。泵抽空控制装置4a的泵抽空控制以例如图5所示的框图来进行。图5中，泵抽空控制装置4a具有运算器41、二次电流基准发生器42、比较器43、输出继电器44、顺序控制器45a、速度指令函数发生器46、抽油机的主速度设定器47、速度指令切换器48及速度指令器49。运算器41具有运算及存储对应抽油机的每个下冲程时间的二次电流的瞬时值的平均值(或者有效值)的功能，并对应于感应电动机I的实际速度Ni检测出I2AV (或者I2RMS)。二次电流基准发生器42设定泵抽空没有发生的正常运转中的二次电流的平均值基准I2AV* (或者有效值基准I2RMS*)，并对应抽油机的实际速度Ni来调节其设定值。实际检测出的二次电流的瞬时值的平均值I2AV (或者有效值I2RMS)由比较器43与设定值I2AV* (或者I2RMS*)进行比较，如果I2AV > I2AV* (或者I2RMS > I2RMS*)则检测出泵抽空发生，相反如果I2AV ( I2AV*(或者I2RMS ( I2RMS*)则检测出泵抽空解除。顺序控制器45a具有集中控制泵抽空顺序的功能及对应泵抽空的发生和解除发出用于抽油机速度减速 提速的速度指令的功能，并自动判断出运转中的抽油机速度段，以此控制速度指令函数发生器46使其仅低I段速度、仅高I段速度。主速度设定器47对应当时的油井状况以例如Nps = 100%的速度、Nps = 80%的速度来设定最高速度。因此，以此设定速度的运转中检测出泵抽空后，由速度指令函数发生器46仅对速度进行I段强制减速。因此，抽油机速度为将A Npn设定为ANpl并使Np等于Nps-ANpl,等待泵抽空条件的消除。继续检测出泵抽空后，例如以ANp2等于2X ANpl来仅再进行I段减速。但是，Nps-Npn ( 0时抽油机停止。此时，速度指令切换器48切换至速度指令器49侧。速度指令器49生成用于检验泵抽空条件有无的低速指令。此切换完成后，因泵抽空而停止的抽油机经一定时间后强行再启动，进行低速运转，在低速运转中检验泵抽空条件的有无。`此低速运转中检测出泵抽空解除时，速度指令切换器48切换至主速度设定Nps侦lK由此，抽油机以Nps-ANpn = Np的速度被再次控制,依次确认泵抽空条件的解除,并自动进行升速，复原为设定的初始速度Nps。如上所述泵抽空控制装置4a运算并存储感应电动机I的二次电流的瞬时值的平均值(或者有效值)，通过与基准值相比较来检测出泵抽空或泵抽空解除。将吐出时吐出阀的时间延迟视为二次电流的上升时间的泵抽空的发生或解除的检测，按图6所示的第2泵抽空控制装置4b的泵抽空控制的框图来进行。图6中，IPCAL块51运算、检测对应抽油机的每个下冲程时间的二次电流瞬时值的最大值I2P，二次电流达到I2P后将逻辑信号“I”给予AND逻辑元件62。SIGMA块61在泵抽空检测继电器DEI71的ON期间，积算时标脉冲发生器60发生的时间脉冲At。AND逻辑元件62在“I”期间，在每个二次电流取样时间将SIGMA块61的积算结果写入存储元件64。因此，根据IPCAL块51检测出的I2P将逻辑信号“ I ”给予AND逻辑元件62时，此时刻为止积算的At时间即E At的值存储于存储元件64。如此检测出的下行程时的E A t如果为Tpl (sec),此值由基准周期运算器(CTCAL) 66的输出Tctr (sec)来进行除算得到tPl (p. U.)。存储元件52存储用于与此tPl进行比较的设定基准时间tPR(p. u.)。此时，Tpr有通过AND逻辑元件69进行设定的手动设定，和通过AND逻辑元件63对给予存储元件65的值由Tctr进行除算的值tPR进行设定的自动设定的两种情况。即实际的二次电流最大值时间tPl(p.u.)与上述任意一种方法设定的设定基准时间tPR (p. u.)相比较，将其差值输入比较器43，比较器43如下切换输出继电器44。tPl > tPR(泵抽空发生)时，输出继电器44切换至“DN”侧，相反tPl ( tPR(泵抽空解除)时，输出继电器44切换至“UP”侧。由于顺序控制器45b、速度指令函数发生器46的动作与图5的动作一样，因此在此省略。此外，基准周期运算器(CTCAL)66读入抽油机速度Ni，由此速度和设定为机械常数的减速比运算1/2行程时间( = TS/2)，将运算值作为基准周期Tctr输出。此外，将抽油机正常运转时的基准二次电流最大值时间作为设定基准时间存储于存储元件52。由此,抽油机以Nps-ANpn = Np的速度被再次控制,依次确认泵抽空条件的解除，并自动进行升速，复原为对应初始油井状况的最高速度。如此，现有的使用速度可调的感应电动机的抽油机，采用的是由吸入时的二次电流的平均值(或有效值)，或者将吐出时吐出阀的时间延迟作为二次电流的上升时间来检测泵抽空的发生或解除，使抽油机的速度降低至没有泵抽空的状态的手法。[专利文献I]国际公开第00/66892号小册子
技术实现思路
现有的泵抽空控制方法中，检测出因油井的浮游气体等导致的泵抽空发生时，由于采用降低马达回转数的手法，因此对于适用于石蜡多、粘度高并混有砂子的容易凝固的原本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种抽油机的泵抽空控制方法，使用交流电动机由可变电压、可变频率电源变换器驱动，根据抽油机每个循环的下冲程期间的前述交流电动机的二次电流的平均值或有效值，或者根据从各下冲程基准点到前述交流电动机的二次电流的最大值为止的延迟时间，检测出泵抽空条件的抽油机驱动系统的泵抽空控制方法；其特征为：检测出前述泵抽空条件后，使抽油机上冲程时的行速由正弦波状变为矩形波状，或者以前述变换器的运转中进行转矩限制的同时进行上冲程动作。
【技术特征摘要】
2006.10.24 JP 2006-2885041.一种抽油机的泵抽空控制方法，使用交流电动机由可变电压、可变频率电源变换器驱动，根据抽油机每个循环的下冲程期间的前述交流电动机的二次电流的平均值或有效值，或者根据从各下冲程基准点到前述交流电动机的二次电流的最大值为止的延迟...
【专利技术属性】
技术研发人员：鹤田起美，山本阳一，河本浩司，河野哲雄，
申请(专利权)人：株式会社安川电机，
类型：发明
国别省市：
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