[实用新型]一种基于最佳抽油速度或时间识别的抽油机控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种控制系统，具体是一种基于最佳抽油速度或时间识别的抽油机控制系统。

背景技术

抽油机是油田开采过程中最主要的耗电设备，现在使用中的普遍是游梁式抽油机。抽油机启动时电流较大，为了可靠的启动，抽油机所配置的电机一般都是选型放大，这样就会导致电机正常运行时经常存在大马拉小车情况，运行效率低下。同时油田往往有好多是已经运行了多年的老油井，油井的产油量不是很固定。使得柱塞泵经常工作在空抽或者抽油量不足情况，这样就导致了游梁式抽油机机械设备的无效磨损，增加了设备的运行维护成本。同时还造成了电能的白白浪费。

抽油机上行工作过程：如图2所示，游动凡尔7受油管内活塞4以上液柱的压力作用而关闭，并排出活塞4冲程一段液体，固定凡尔5由于泵筒内压力下降，被油套环型空间液柱压力顶开，井内液体进入泵筒内，充满活塞上行让出的空间。

抽油机下行工作过程：如图2所示，由于泵筒2内液柱受压，压力增高，使固定凡尔5关闭，在活塞继续下行中，泵内压力继续升高，当泵筒2内压力超过油管内液柱压力时，游动凡尔7被顶开，液体从泵筒内经过活塞4上行进入油管6。

在一个冲程中，柱塞泵完成一次上行和下行过程，即进油和排油一次。活塞不断运动，游动凡尔7与固定凡尔5不断交替关闭和打开，井内液体不断进入泵筒2，最终到达地面储油罐或通过输油管道输送。

目前油田通常采用的方法为：调整机械冲程，改变抽油速度，或者将工频连续抽油方式改为时间继电器控制的定时间抽方式，还有采用变频器+PLC以多段速程序方式运行及动态功图动液面的检测调冲。

这些方式存在以下方面问题，调整抽油机机械冲程，容易使抽油机平衡发生较大变化，经常需要调平衡作业，造成劳动成本增加，间接增加采油成本。间抽采油方式在冬季时容易出现油管冻死，长时间不出油的情况。变频多段速模式可以适当提高效率，但是多段速度频率/时间很难找准，想进一步提升抽油机运行效率很难，功图动液面的检测受传感器成本，质量稳定性和不同油井的参数变化的影响很大，调试麻烦，对专业要求很高，一直未能大面积的成功推广和应用。

应用电机实时输出功率和转矩计算的模糊控制方法，是近两年广泛研究的方向，由于影响电机实时输出功率和转矩的外部因素有多种多样，有机械传动损耗，油杆磨擦损耗，油杆腐蚀变形引起的损耗，泵漏损耗等等。对动态液面的数学模型计算，很难做出实用化的智能抽油控制系统。

变频器在抽油机下行过程中，由于重力加速度作用存在过电压失速情况，此时如不施加方式加以控制，就会引起变频器主回路直流过电压报警。

现有通用控制方法有：

加装制动电阻，对抽油机下行过程中的过电压进行能耗释放，又称电阻能耗制动，这种方法简单，加装成本低，但严重浪费电能。

多台机组共直流母线并联控制，将下行过程中的能量传递给其它上行过程中的变频器，这种方法对于丛式井组，施工简单，节能效果好，但是对于单台抽油机就不行。

加装能量回馈单元或使用四象限专用变频器，将下行过程中的能量回馈到电网，这种方法成本较高，部分回馈单元回馈电网的波形质量很差，对电网影响很大，不适合大面积推广应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于最佳抽油速度或时间识别的抽油机控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于最佳抽油速度或时间识别的抽油机控制系统，包括全闭环控制器、数据采集控制单元、数据传输单元、触摸显示监控单元、液面动态数据处理模块、整流模块、驱动模块、限流电阻模块、控制模块、逆变模块、电机、频率驱动模块、抑制过压失速控制单元和电机转矩功率数据模块，所述全闭环控制器连接液面动态数据处理模块、频率驱动模块、抑制过压失速控制单元和电机转矩功率数据模块，全闭环控制器通过整流模块依次连接驱动模块、限流电阻模块、控制模块、逆变模块和电机，所述全闭环控制器的供电接口设置电流采样装置，电流采样装置连接数据采集控制单元的输入端，而数据采集控制单元连接数据传输单元和触摸显示监控单元。

作为本实用新型进一步的方案：所述数据传输单元包括有线数据传输单元和无线数据传输单元。

作为本实用新型再进一步的方案：所述电流采样装置为互感式采样装置。