[实用新型]一种抽油机曲柄摆动控制装置

说明书

技术领域

本实用新型属于机采系统数字化设备领域，具体涉及一种抽油机曲柄摆动控制装置。

背景技术

对于低产低效井，采用油井远程自动间抽控制存在一定问题：一是液面波动较大，影响产量。目前间抽井动液面波动范围一般控制在100～200米，经过现场试验，影响产量在10％以内，动液面波动范围控制越小产量影响越小。二是易造成井筒结蜡过载卡井，抽油杆上下往复运动防止油管内结蜡，油井抽吸的过程也是刮蜡的过程，停抽后容易在油管内壁结蜡。三是存在安全隐患，抽油机停止工作再次启动时，设备自动运转容易造成人员和牲畜的伤害。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种抽油机曲柄摆动控制装置，以克服现有技术中的问题，避免液面波动范围大、起到一定的刮蜡和安全警示作用，本实用新型通过控制抽油机曲柄摆动，实现油井间抽控制，使抽油机工作制度处于最佳工作状态。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种抽油机曲柄摆动控制装置，包括依次电连接的控制器、变频装置、电动机和抽油机，所述电动机上连接有转速传感器和电参采集模块，所述抽油机上连接有载荷传感器、位移传感器以及曲柄位置传感器，所述转速传感器、电参采集模块、载荷传感器、位移传感器以及曲柄位置传感器均连接至控制器。

进一步地，所述载荷传感器安装于抽油机的悬绳器和方卡子之间，当抽油机运动时传感器承受抽油机悬点载荷，造成内部应变片发生变形，最终转化成为抽油机光杆的载荷变化。

进一步地，所述位移传感器安装于抽油机的游梁下方。

进一步地，所述曲柄位置传感器安装于抽油机的曲柄位置上。

进一步地，所述转速传感器、载荷传感器、位移传感器和曲柄位置传感器与控制器之间均通过无线传输数据。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型装置为实现精准的摆动运行，对电机转速、曲柄位置和运行电参进行同步采集，通过电机转速传感器、曲柄位置传感器和电参采集模块来实现对运行状态的信号采集，同时采用控制器对整周运行与摆动运行切换控制，在摆动运行时对运行功率、速度的分布进行计算，根据摆动运行设计通过变频器进实时调整运行速度，通过能耗对比找到曲柄摆动幅度及最佳驱动位置，实现最小的能耗控制曲柄摆动，避免常规油井间抽过程中，由于停井带来的油井液面波动、井筒结蜡和安全隐患问题等。

附图说明

图1为本实用新型控制方法示意图；

图2为本实用新型控制装置的结构示意图；

图3为曲柄摆动角度计算流程图；

图4为最佳驱动位置计算流程图；

图5为冲程损失折算曲柄摆动幅度示意图；

图6为电参数据曲线图；

图7为曲柄运行与时间关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述：

参见图1和图2，抽油机曲柄摆动控制装置包括电动机转速传感器和电参采集模块，抽油机载荷传感器、位移传感器和曲柄位置传感器，以及变频装置和控制器。

采集抽油机载荷、位移、曲柄位置数据，同时同步采集电动机转速和电参数据，实现对抽油机运转状态监控，控制器根据这些参数进行分析计算，自适应调整曲柄摆动的工作制度，计算电机运行及停止时间、电机转速、转速ω分布和电流频率f分布。并将参数发送给变频装置，变频装置通过控制电流频率、工作时间等控制电机运行，达到控制曲柄摆动的目的。具体过程如下：

1.通过安装在井口悬绳器上的载荷传感器和游梁下方的位移传感器，对抽油机井抽油杆载荷和位移进行测量，采集载荷与时间、位移与时间曲线，一个冲程周期内等时间间隔测取数据组点数不少于200个。采集数据发送至控制器，通过控制器RTU计算获得井口光杆示功图，根据光杆示功图可以得到该井的冲程损失，冲程损失等于抽油杆和油管的变形量之和，冲程损失大小即为光杆运动长度，该长度满足抽油杆上下运动而抽油泵停止工作。再由光杆运动长度折算到曲柄摆动幅度，初步确定摆动位置为上死点位置和曲柄摆动幅度。

2.在抽油机曲柄位置安装曲柄位置传感器，同步采集曲柄位置，通过无线传输模块将数据发送至控制器RTU。已知摆动位置为上死点位置和曲柄摆动幅度，RTU根据实时采集曲柄位置数据，给变频器发送指令，控制电机转速和驱动时间，实现曲柄摆动初步控制。在电机轴输出端安装转速传感器，同步采集电机输出轴转速，反馈给控制器RTU。