[发明专利]一种抽油机变速驱动模式下的无级变速器控制方法

说明书

本申请涉及一种抽油机变速驱动模式下的无级变速器控制方法，包括以下步骤：获取载荷传感器传送的悬点载荷信息；获取液面传感器传送的抽油杆油泵内液面高度信息；根据悬点载荷信息和液面高度信息控制无级变速器驱动电机变速和/或换向。本申请的有益效果是：抽油杆速度的调节满足在工作中从零开始无级调节的要求；可实现工作中进行正反向转换的要求；特殊场景可以根据需求进行转速的调整；整体调节满足自动化控制要求。

技术领域

本发明涉及抽油机控制领域，尤其涉及一种抽油机变速驱动模式下的无级变速器控制方法。

背景技术

常规游梁式抽油机具有结构简单、价格低廉、维修费用少等优点，长期以来，是油气田开采中最常采用的采油装备，在国内外的油田广泛使用。目前油田大部分抽油机都采用恒速驱动电机来驱动抽油机工作，这会造成大量电能的消耗以及倒发电现象。人们研究出了变速驱动技术通过改变不同工况下的转速，依据重载慢行，轻载快行的原则，可以有效减小复变载荷的冲击，提高油液充满度，从而提高电机效率，节约电能。但是，现有抽油机中对电机的变速控制存在以下问题：1、现有的机械变速器通常是根据井况预先设置抽油机的变速曲线，根据该变速曲线直接控制电机变速，但是实际抽油过程中井下情况比较复杂，预设的变速曲线无法体现实际的荷载情况，因此无法使电机速度与实际工况对应，从而影响抽油效率；2、目前抽油机节能系统的研究中，控制系统需要通过传感器采集到的多个数据源(压力，转矩，电流，拉力)等进行信号反馈，以实现抽油机的控制，这种多输入单输出的系统(MISO)对系统传感器其要求高，尤其是变速驱动情况下，精度不高的传感器会造成系统滞后较严重，从而影响转矩匹配与电机转速的实时控制，现有技术中采用PID算法进行电机的速度控制，但是传统的PID控制方法应对这种高延时的场景达不到理想效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种抽油机变速驱动模式下的无级变速器控制方法，通过无级变速器控制电机，能够根据实际荷载情况控制无级变速器，进而提高抽油效率；同时对传统PID算法进行改进，利用模糊控制方法，实时在线调整PID参数，实现系统最优控制。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种抽油机变速驱动模式下的无级变速器控制方法，包括以下步骤：

获取载荷传感器传送的悬点载荷信息；

获取液面传感器传送的抽油杆油泵内液面高度信息；

根据悬点载荷信息和液面高度信息控制无级变速器驱动电机变速和/或换向。

作为优选实施方式，所述方法还包括构建模糊PI控制系统，基于模糊PI对所述无级变速器实施变速控制。

本发明采用上述技术方案，基于悬点载荷信息和液面高度信息控制无级变速器变速和换向，能够根据抽油机的实际工况调节电机转速及方向，能够更好的实施“重载慢行，轻载快行”的原则，有利于提高电机效率。并且，进了传统PID算法，利用模糊控制方法，实时在线调整PID参数，实现系统最优控制，有效提高了抽油机系统的工作能力和稳定性。

附图说明

图1为本实施例中抽油机变速控制系统的示意图；

图2为本实施例中抽油机变速控制流程示意图；

图3为本实施例中抽油机系统非线性耦合行为预测方法示意图；

图4为本实施例中基于多工况的变速驱动优化设计与评价平台的总体流程图；

图5为模糊PI控制原理图；

图6(a)是本实施例中电压误差E和电压误差变化率EC的隶属度函数，(b)是ΔKp和ΔKi的隶属度函数。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的实施例做进一步说明。