CN102071913B - 一种智能在线闭环抽油机平衡调节系统 - Google Patents

一种智能在线闭环抽油机平衡调节系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种智能在线闭环抽油机平衡调节系统，该系统包括连杆、配重、传动装置、配重位移调节电动机和用于驱动电动机对配重位移进行调节控制的控制装置，传动装置、配重位移调节电动机设置在游梁上方，配重位移调节电动机通过传动装置与连杆的一端连接，连杆另一端与配重连接，所述游梁背离驴头的一端与连杆中部连接。本发明可实现在不停机条件下的配重自动调节，使配重精度在±10％的精确调节。

Description

一种智能在线闭环抽油机平衡调节系统
技术领域
本发明涉及一种抽油机自动平衡调节系统的结构及控制，尤其是一种智能在线闭环抽油机平衡调节系统。
背景技术
抽油机是油田采油设备最常见的地面设备。抽油机通过控制游梁上的驴头上下运动来实现抽油，抽油过程中要控制配重与驴头之间的平衡，如果出现失衡，会耗损拖动游梁的拖动电机的能量，严重时还会导致驴头失去控制。
目前均采用在抽油机下偏平衡体增加或者减少配重块数量的方法来调节抽油机的平衡。该方法会带来如下的缺点：1、配重块易丢失；2、配重块需要人工搬运劳动强度大；3、配重调节不精确；4、需要停机调节。
目前还没有行之有效的办法来方便、自动的实现调平衡。
发明内容
为解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种智能在线闭环抽油机平衡调节系统。实现在不停机条件下的配重自动调节，使配重精度在±10％的精确调节。
本发明的技术解决方案是：本发明为一种智能在线闭环抽油机平衡调节系统，其特殊之处在于：该系统包括连杆、配重、传动装置、配重位移调节电动机和用于驱动电动机对配重位移进行调节控制的控制装置，所述传动装置、配重位移调节电动机设置在游梁上方，所述配重位移调节电动机通过传动装置与连杆的一端连接，所述连杆另一端与配重连接，所述游梁背离驴头的一端与连杆中部连接。
上述系统还包括第一联轴节、第二联轴节和支撑及推力轴承，所述配重位移调节电动机依次通过第一联轴节、支撑及推力轴承和第二联轴节与传动装置连接。
上述系统还包括铰链底板和铰链支架，所述配重位移调节电动机和支撑及推力轴承设置在铰链底板上，所述铰链支架设置在游梁上方，所述铰链底板通过第二铰链与铰链支架铰接。
上述传动装置为丝杠传动装置，所述丝杠传动装置包括丝杠和丝母，所述支撑及推力轴承通过第二联轴节、丝杠和丝母与连杆的一端连接。
上述丝母与连杆通过第一铰链铰接。。
上述游梁背离驴头的一端与连杆中部通过第三铰链铰接。
上述控制装置包括用于检测拖动电动机的电流的电流检测器和可对配重位移调节电动机进行控制的位移调节电动机控制器，所述电流检测器与位移调节电动机控制器连接。
上述控制装置还包括检测驴头的位置及运行的方向的角位移传感器，所述角位移传感器设置在游梁和游梁支架的连接处，所述角位移传感器和位移调节电动机控制器连接。
上述控制装置还包括控制器，所述角位移传感器通过控制器和位移调节电动机控制器连接。
上述位移调节电动机控制器为单片机。
上述控制器为单片机。
本发明具有以下优点：
1、结构简单：本发明可以新造也可对传统游梁式抽油机进行改造。
2、使用可靠：本发明的配重位移调节电动机、减速机、联轴节、支撑及推力轴承、丝杠、丝母为连杆机构，运行稳定可靠。
3、系统调节简单可靠：本发明系统调节的数学模型非常简单可用公式循环逼近即可得到最佳工作点。
4、在线实时调节：本发明的调节过程为在线实时调节，不用停机提高作业效率。
5、减轻劳动强度：本发明的调节过程由电动机自动调节，不用人为干预，消除了人工劳动。
6、降低运营成本。本发明由于自动在线调节，不用人为干预，减少了维护工人的数量及强度。
7、降低了能量消耗。本发明可保证抽油机在平衡的条件下工作，电动机的能耗最低。
附图说明
图1为本发明具体应用实施例的结构示意图；
图2为本发明具体应用实施例中的控制装置的原理框图。
1-配重位移调节电动机、21-第一联轴节、22-第二联轴节、3-支撑及推力轴承、4-丝杠、5-丝母、61-第一铰链、62-第二铰链、63-第三铰链、64-第四铰链、7-连杆、8-配重、9-铰链底板、10-铰链支架、11-驴头、12-角位移传感器、13-游梁、14-拖动电动机、15-游梁支架、16-电流检测器、17-位移调节电动机控制器、18-控制器、19-中空的连杆。
具体实施方式
参见图1、2，本发明的具体应用实施例中，其结构包括配重位移调节电动机1、第一联轴节21、第二联轴节22、支撑及推力轴承3、连杆7、配重8、铰链底板9、铰链支架10、传动装置和用于驱动电动机对配重位移进行调节控制的控制装置，配重位移调节电动机1依次通过第一联轴节21、支撑及推力轴承3和第二联轴节22与传动装置连接。传动装置与连杆7的一端连接，连杆7另一端与配重8连接，游梁13背离驴头11的一端与连杆7中部通过第三铰链63铰接连接，本实施例中的传动装置为丝杠传动装置，丝杠传动装置包括丝杠4和丝母5，支撑及推力轴承3通过第二联轴节22、丝杠4和丝母5与连杆7的一端连接，丝母5与连杆7通过第一铰链61铰接，在本发明的具体实施例中，丝母5是设置在一中空的连杆19中，丝母5焊接在中空的连杆19中，该中空的连杆19背离丝母的一端与连杆7通过第一铰链61铰接，配重位移调节电动机1和支撑及推力轴承3设置在铰链底板9上，铰链支架10设置在游梁13上方，铰链底板9通过第二铰链62与铰链支架10铰接。
控制装置包括用于检测拖动电动机14的电流的电流检测器16和可配重对位移调节电动机进行控制的位移调节电动机控制器17，电流检测器16与位移调节电动机控制器17连接。控制装置还包括检测驴头11的位置及运行的方向的角位移传感器12和控制器18，角位移传感器12设置在游梁13和游梁支架15的连接处，角位移传感器12通过控制器18和位移调节电动机控制器17连接。位移调节电动机控制器17为单片机，控制器18为单片机，电流检测器16现有的各种电流检测装置，角位移传感器12为现有的各种可实现角位移测量的传感器。
本发明工作时，通过电流检测器16检测拖动电动机14的电流输出大小，当配重8与驴头11不平衡时，拖动电动14机的提升与下放功率不相等，当驴头11方过重时，提升功率小于下放功率，反之当驴头11方过轻时，提升功率小于下放功率，位移调节电动机控制器17根据此原理控制配重位移调电动机1的转向，将配重8与第四铰链64(游梁13与游梁支架15之间的铰链)间调节的臂长增大或减小，配重位移调节电动机1旋转时通过减速机、第一联轴节21、支撑及推力轴承3、第二联轴节22、丝杠4、丝母5、第一铰链6推动连杆7向左右移动，调节配重8相对第四铰链64间臂长的大小，从而调节了抽油机驴头11与配重8间的平衡。
当上升及下降的功率满足以下公式系统停止调节：
PU＝PD(1+PE)                               (1)
-10％≤PE＝(PU-PD)/(PU+PD)≤+10％。        (2)
公式中：
PU：驴头上升时电动机的输出功率
PD：驴头下降时电动机的输出功率
PE：驴头上升与下降的电动机输出功率差
当上升及下降的电流满足以下公式系统停止调节：
IU＝ID(1+IE)                               (3)
-10％≤IE＝(IU-ID)/(IU+ID)≤+10％。        (4)
公式中：
IU：驴头上升时电动机的电流
ID：驴头下降时电动机的电流
IE：驴头上升与下降的电动机电流差
控制器18还可通过角位移传感器13检测器驴头11的位置及运行的方向，来辅助调节抽油机驴头11与配重8间的平衡。

Claims (10)

1.一种智能在线闭环抽油机平衡调节系统，其特征在于：该系统包括连杆、配重、传动装置、配重位移调节电动机和用于驱动电动机对配重位移进行调节控制的控制装置，所述传动装置、配重位移调节电动机设置在游梁上方，所述配重位移调节电动机通过传动装置与连杆的一端连接，所述连杆另一端与配重连接，所述游梁背离驴头的一端与连杆中部连接。
2.根据权利要求1所述的智能在线闭环抽油机平衡调节系统，其特征在于：所述系统还包括第一联轴节、第二联轴节和支撑及推力轴承，所述配重位移调节电动机依次通过第一联轴节、支撑及推力轴承和第二联轴节与传动装置连接。
3.根据权利要求2所述的智能在线闭环抽油机平衡调节系统，其特征在于：所述系统还包括铰链底板和铰链支架，所述配重位移调节电动机和支撑及推力轴承设置在铰链底板上，所述铰链支架设置在游梁上方，所述铰链底板通过第二铰链与铰链支架铰接。
4.根据权利要求3所述的智能在线闭环抽油机平衡调节系统，其特征在于：所述传动装置为丝杠传动装置，所述丝杠传动装置包括丝杠和丝母，所述支撑及推力轴承通过第二联轴节、丝杠和丝母与连杆的一端连接。
5.根据权利要求4所述的智能在线闭环抽油机平衡调节系统，其特征在于：所述丝母与连杆通过第一铰链铰接。
6.根据权利要求5所述的智能在线闭环抽油机平衡调节系统，其特征在于：所述游梁背离驴头的一端与连杆中部通过第三铰链铰接。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的智能在线闭环抽油机平衡调节系统，其特征在于：所述控制装置包括用于检测拖动电动机的电流的电流检测器和可对配重位移调节电动机进行控制的位移调节电动机控制器，所述电流检测器与位移调节电动机控制器连接。
8.根据权利要求7所述的智能在线闭环抽油机平衡调节系统，其特征在于：所述控制装置还包括检测驴头的位置及运行的方向的角位移传感器，所述角位移传感器设置在游梁和游梁支架的连接处，所述角位移传感器和位移调节电动机控制器连接。
9.根据权利要求8所述的智能在线闭环抽油机平衡调节系统，其特征在于：所述控制装置还包括控制器，所述角位移传感器通过控制器和位移调节电动机控制器连接。
10.根据权利要求9所述的智能在线闭环抽油机平衡调节系统，其特征在于：所述位移调节电动机控制器为单片机，所述控制器为单片机。
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