[发明专利]一种游梁式抽油机悬点载荷的在线软测量方法及装置

说明书

本发明涉及一种游梁式抽油机悬点载荷在线软测量方法及装置。其测量方法是采用一种测控装置采集抽油机系统的输入有功功率，并建立驱动电机输入电参数、抽油机四连杆定参数以及抽油机驴头悬点载荷之间的数学模型，据此实现对游梁式抽油机悬点载荷的软测量。其测控装置由游梁式抽油机驱动电机电参量采集单元、游梁式抽油机驱动电机电参量处理单元、输出执行单元三大工作单元组成。本发明能准确监测游梁式抽油机悬点载荷，有效克服常规测量方法存在的易受工作环境干扰、测量结果准确度低、需额外增加传感器、安装维护不方便等缺陷。

技术领域

本发明属于油田采油生产过程状态监测及机采提效控制技术领 域，涉及一种游梁式抽油机悬点载荷的在线软测量方法及装置。

背景技术

游梁式抽油机悬点载荷的在线准确测量是保障井泵示功图绘制 和工况分析、机采系统提效与故障诊断有效性的重要措施。

目前本领域公知的测量方法是载荷传感器法，此法因需在抽油 机机架或光杆上额外装设载荷传感器而存在增加材料与施工成本、增 大运维工作量等缺陷，同时受载荷传感器本身寿命老化、性能系数畸 变等因素制约，该法稳定性较差、准确性不高。

发明内容

本发明的目的在于对现有技术存在的上述问题加以解决，提供一 种游梁式抽油机悬点载荷的在线软测量方法及装置，通过实时监测抽 油机驱动电机电参量来实现游梁式抽油机悬点载荷的在线软测量，能 准确监测游梁式抽油机悬点载荷，有效克服常规测量方法存在的易受 工作环境干扰、测量结果准确度低、需额外增加传感器、安装维护不 方便等缺陷。

本发明所述的游梁式抽油机悬点载荷的在线软测量方法，包括以 下的实施步骤：

步骤一、通过游梁式抽油机悬点载荷软测量装置的三相电压检测 模块和三相电流检测模块采集游梁式抽油机驱动电机的瞬时电压值 u_a(t)、u_b(t)、u_c(t)和瞬时电流值i_a(t)、i_b(t)、i_c(t)，其中下标a、 b、c分别表示三相交流电制中的a相、b相、c相电，经游梁式抽油 机悬点载荷软测量装置的模拟信号调理电路模块放大、限幅、滤波、 I/V变换后，根据瞬时无功理论公式或瞬时功率定义公式由游梁式抽 油机悬点载荷软测量装置的DSP系统模块计算获得驱动电机输入的 实时合相有功功率值p(t)，再由平均有功功率定义计算获得驱动电 机输入平均有功电功率值P₁，当驱动电机运行时，需要克服其内部损 耗做功，驱动电机效率为η，可利用公式(1)计算驱动电机转轴上 输出的有功功率P₂，

P₂＝ηP₁ (1)

根据公式(2)计算驱动电机输出轴转矩M_d，

式(2)中ω为驱动电机角速度，n_m为驱动电机轴转速。

可利用公式(3)计算曲柄输出轴扭矩M_ed，

式(3)中n为抽油机冲次，i是从驱动电机到减速器输出轴的总传动 比，是驱动电机轴到曲柄轴的传动效率，m是指数(M_d＞0、m＝1， M_d＜0、m＝-1)；

步骤二、由游梁式抽油机悬点载荷软测量装置的单片机系统模块根 据公式(4)计算单位悬点载荷在曲柄上所产生的扭矩，即扭矩因数

其中，