[发明专利]一种抽油机的功率载荷确定方法、工况诊断方法及装置

说明书

本发明涉及一种抽油机的功率载荷确定方法、工况诊断方法及装置。本发明基于调径变距游梁式抽油机的悬点运动规律，分析曲柄输出轴轴心以及游梁支点处的力矩平衡方程，得到功率载荷模型，然后根据悬点位移和电机功率绘制功率位移图，建立调径变矩抽油机功率位移图图谱集，实现利用电功图对调径变距游梁式抽油机工况的直接诊断。本发明加强了调径变距游梁式抽油机的实时监测和工况诊断，提高了调径变距游梁式抽油机的生产效率；可从调径变矩抽油机功率位移图图谱集中提取典型特征值，便于实时电功图的比较和工况诊断，易于实现自动化诊断，准确度高、速度快，有利于加强油田的智能化管理。

技术领域

本发明涉及一种抽油机的功率载荷确定方法、工况诊断方法及装置。

背景技术

调径变距游梁式抽油机是一种装备深抽、长冲程、低冲次的游梁式抽油机，由于其良好的采油工艺性能、综合效率高等特点，在油田得到了广泛应用，为油田创造了较好的经济效益。调径变距游梁式抽油机具有如下特点：装备深抽、长冲程、低冲次、节能、结构简单、工作可靠、操作维护方便、运转平稳和综合效率高。

但是，在调径变距游梁式抽油机广泛应用的同时，由于现场缺乏相应的工况诊断方法，无法对调径变距游梁式抽油机的生产进行实时精细的监测，使得井下及地面的异常情况不能及时被发现并进行判断处理，给现场带来极大的损失。

目前，对抽油机的故障判断主要依赖示功图，示功图是悬点载荷同悬点位移之间的关系曲线图，测示功图的工具为动力仪。通过示功图可以测出抽油泵在提升过程中的最大载荷和最小载荷，以及增载、卸载等的变化情况，且利用示功图也可以判断出抽油机故障情况。但是，目前对示功图的分析主要依赖于人工或利用简单的几何分析来判断，人工分析严重依赖现场工作人员的丰富经验且效率低下，而几何分析法无法对复杂的示功图形状进行准确判断，因此准确度不高。

电功图由于具备测取方便，安装及维护成本低，分辨率高，信息反应全面，既能反应井下情况也能反应地面情况，且能够长期连续测量等诸多优点，因此它的应用越来越受各油田的重视。现有技术一般是先分析示功图，然后将示功图转换为电功图。由于抽油机本身复杂的机械结构和电路结构，因此在示功图转换为电功图的过程中，经常因为分析对象的选取不合适导致转换后的电功图不能准确的反应抽油机当前的工况，使工作人员对抽油机的工况判断错误。

发明内容

本发明的目的是提供一种抽油机的功率载荷确定方法，用以解决现有技术由于分析对象的选取不当导致建立的功率载荷模型不准确，进而建立的电功图不能准确的分析抽油机工况的问题。本发明还提供了一种抽油机的工况诊断方法，用以解决现有技术由于分析对象的选取不当导致建立的电功图不能准确的反应抽油机工况的问题。本发明还提供了一种抽油机的功率载荷确定装置，用以解决现有技术由于分析对象的选取不当导致建立的功率载荷模型不准确，进而建立的电功图不能准确的分析抽油机工况的问题。本发明还提供了一种抽油机的工况诊断装置，用以解决现有技术由于分析对象的选取不当导致建立的电功图不能准确的反应抽油机工况的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种调径变距游梁式抽油机的功率载荷模型确定方法，包括以下步骤：

根据曲柄输出轴轴心的受力情况建立第一力矩平衡方程，根据游梁支点处的受力情况建立第二力矩平衡方程；

根据第一力矩平衡方程和第二力矩平衡方程得到减速箱输出轴扭矩与载荷的关系；

根据电机功率与减速箱输出轴扭矩的关系，结合减速箱输出轴扭矩与载荷的关系，建立功率载荷模型。

本发明基于调径变距游梁式抽油机的悬点运动规律，分析曲柄输出轴轴心以及游梁支点处的力矩平衡方程，得到功率载荷模型，为根据悬点位移和电机功率绘制功率位移图，建立调径变矩抽油机功率位移图图谱集，实现利用电功图对调径变距游梁式抽油机工况的直接诊断奠定基础。

进一步的，所述第一力矩平衡方程为：