[发明专利]一种基于最佳冲次辨识的抽油机智能控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于最佳冲次辨识的抽油机智能控制系统，由以抽油机专用变频器为核心的智能系统和旁路系统两部分组成，智能系统的抽油机专用变频器输入和输出端分别连接电路断路器和接触器，旁路系统包括电源断路器、接触器和热继电器，其特征是：智能系统中还包括智能控制卡和直流电抗器，且智能控制卡为抽油机专用变频器的扩展卡，其硬件为单片机系统，与抽油机专用变频器采用通讯方式交换数据；直流电抗器与抽油机专用变频器的直流侧相连；抽油机专用变频器的输出与旁路系统通过接触器电气互锁。

2.按照权利要求书1所述基于最佳冲次辨识的抽油机智能控制系统的控制方法，其特征是：通过抽油机专用变频器自身检测电机的瞬时功率，瞬时功率由变频器输出的每相电压瞬时值与对应相的电流瞬时值的乘积再三相相加的和求得，冲次能耗由瞬时功率的平均值与运行频率相除求得；通过智能控制卡控制变频器自学习测得的油井电机冲次电耗随冲次变化的多组数据；根据电机电耗中有效能耗和无效能耗随冲次变化的数学模型确定的最佳冲次辨识模型，求得最大产液量对应的最佳冲次；然后测得最佳冲次对应的电机实际电耗作为基准电耗给定值，对冲次进行智能闭环控制，实时跟踪井下供液能力的变化，从而保持最佳的井底流压，使产液量最大化。

3.按照权利要求书2所述基于最佳冲次辨识的抽油机智能控制系统的控制方法，其特征是：智能控制卡控制抽油机专用变频器在50Hz、40Hz、30Hz、20Hz各运行设定的时间，使井下动液面达到稳态后，测得抽油机在这些特征频率点运行时的稳态冲次电耗，记为W₅₀、W₄₀、W₃₀、W₂₀，则最佳冲次对应的抽油机专用变频器运行频率f₀可由下式的最佳冲次辨识模型求取：

f₀=10×(4 W₂₀－11 W₃₀＋10 W₄₀－3 W₅₀)／(W₂₀－3 W₃₀＋3 W₄₀－W₅₀)

控制抽油机在f₀运行设定的时间使井下动液面达到稳态后，测得对应的冲次电耗即为基准冲次电耗给定值W_f0。

4.按照权利要求书3所述基于最佳冲次辨识的抽油机智能控制系统的控制方法，其特征是：在测得基准冲次电耗给定值W_f0后每间隔5-15分钟测一次实时冲次电耗值，与基准给定电耗比较，若偏大则升高0.5-1.5Hz频率，偏小则降低0.5-1.5Hz频率，若相当则对运行频率不作调整，实现对井下供液能力的实时跟踪控制，频率调整范围为f₀的±5Hz。