CN1028052C - 井底机动泵及其控制系统 - Google Patents

Abstract

一种监控井底直线直流机动泵装置的控制系统，及用其产生往复抽吸运动以通过井生产管道把井液提至地面的方法，该系统包括一个地面监控站，它与多个远的井底机动泵装置进行无线电通讯。每个机动泵装置有一个地面电机控制器；一个井底机动泵套筒部件，装在井底一个筒套装置内，使之处于稳定位置以进行抽吸。该部件可在管道中靠控制电缆升降，以利于修理或更换。机动泵装置还包括多个传感器，以监控井下状况和机动泵套筒部件的效率。

Description

本发明涉及一种将井底的油井液体提至地表面的泵系统。尤其，本发明涉及一种用于井底的直线直流机动泵装置的控制系统以及采用该装置以产生泵活塞的往复运动的方法。

有许多不同型号和类型的用于井底的泵控制系统以及用它们控制靠电机带动的活塞泵的往复运动的方法。

和本发明有关的常规泵控制系统和普通型号的机动泵装置是用来将油井液体从井底提至地面。常规的、已知的机动泵装置通常包括一个电驱动电机，电机用一个连接杆连接到一个井底泵和井表面的一个控制系统之间。

这样的系统在许多应用中本应是成功的，但在用于勉强达到生产价值的商业生产井时证明他们不太令人满意。在这方面，由于井中产生的液体随时间而减少，以成本有效的方式调整井底机动泵装置的性能使之适应变化的井生产条件证明即使不是不可能的，也是困难的。另外，如果连接杆损坏或井底泵出故障，长连接杆和泵则必须从井中采用机械方法取出来修理，然后采用机械方法降入井中。关于这一点，在泵工作期间反复多次，活塞杆就会损坏生产管道并因此须要取出和更换。

因此，非常须要有一个新的和改进的泵控制系统    及其使用方法以将在井底的油井液体提至地面，从而基本上解决了和已有系统有关的问题。尤其，该系统不必取出和更换长活塞杆，并能消除生产管道 损坏的危险。

和本发明有关的伴随常规机动泵装置的另一个问题是当一个泵出故障时的井的停机时间。在这方面，将泵从井中取出修理，非常费时间、费钱。

致力于已有技术所关心的一个尝试解决方案见美国专利4，350，478，它公开了一个井底直线机动泵装置，该装置是用一    个井下电缆下降到井液体中。虽然这样的作法试图解决低生产井的问题，但这种方法被证明是不能令人完全满意的，因为这样的装置在井底不能完全适当地支撑以有效地抽油。

关于这一点，为产生一个充分的抽吸作用，机动泵装置需要一个支轴或合适的连接件以连到周围结构上，在其上发挥其驱动力。

然而，非常需要一个机动泵装置，它能在井的生产管道内容易地升起或放下，并产生充分的抽吸作用以将井底的井液以有效的抽吸速率提至井面。

与井底机动泵装置有关的另一个问题是与在井底控制直线直流电动机有关的问题。尤其，直线直流电机的电枢必须上下往复运动，以便以有效的方式驱动泵活塞。因而，直线电机需要一系列分立的线圈，它们按顺序被驱动以产生所需的驱动力。为了合适地定序和控制定子的直线运动，电机控制信号必须和驱动电机所需的高电压脉冲一道被送至井底的。这样的高和低电压信号结合在一个长电缆中，由于信号干扰或者由于控制信号的损失（这是由于这样一个长电缆的特性阻抗所产生的），从地面上控制井底电机，如果不是不可能的话，也是困难的。

因此，非常需要一个新的改进的泵电机控制系统和使用其的方法， 以低廉的成本和可靠的方式控制和调整井底直线电机的性能和泵速率。还有，这样一个电机控制应该是可调整的，以补偿由于井中流体供应减少的泵速率。

与停机时间有关的已有技术的另一个问题是需要送高水平工程技术人员到油井工地检验每个井底机动泵装置的运行情况和效率。关于这一点，已知的现有的监控器仅能监视某些变量，因而对某些故障的具体识别是完全不可能的。因此，需要昂贵的、广泛的检修服务以确定和更换出毛病的泵和电机，并且常常在一个真正出毛病的设备被确定要修理或更换以前需要反复的维修服务。这样的装置很昂贵。

已有技术还有另一个问题是与修理或更换井底机动泵装置有关的成本问题。关于这一点，因为机动泵装置是一个整体式结构，以低成本和有效的方式仅修理或更换电机即使不是不可能的，也是困难的。

因此，非常须要有一种机动泵装置，它具有整体式结构并且在出故障时有助于或者只修理或更换电机，或者只修理或更换泵。

因此，非常需要一个用于井底泵和直线直流电机的新的和改进的控制系统，它能以低成本和简单有效的方式监控机动泵装置在井底的运行情况和效率。

因而，本发明的主要目的是提供一种用于井底直线直流机动泵装置的新的改进的控制系统，和用该装置产生高效往复运动以抽吸井液的方法。

本发明的另一个目的是提供这样一种新的和改进的控制系统，用于一个井底直线直流机动泵装置，该控制系统可使电机的效率很容易地针对变化的井底条件被调整。

本发明还有另一个目的是提供一种新的改进的控制系统，用于一 个井底直线直流机动泵装置，它可以低成本和简单有效的方式监测井底机动泵装置的运行和效率。

本发明再有一个目的是提供一种新的改进的机动泵装置，它可产生一个充分的抽吸作用以将井底液体提至井表面，并容易从井底收回以修理或替换。

简单地说，本发明上面的和进一步的目的是通过提供一种新的、改进的控制系统以监视和控制井底直线直流机动泵装置的运行，以及通过采用该系统的方法以产生一个充分的往复抽吸运动将井液体通过井的生产管道提至地面而实现的。该系统包括一个地面监控站，它与多个遥远的井底机动泵装置进行无线电通讯联系。每个机动泵装置有一个井表面电机控制器，一个井底机动泵套筒部件和一个井底    筒套装置（它适合于容纳和保持套筒部件在一个稳定的位置以便进行抽吸）。为了便利于修理或更换机动泵套筒部件，机动泵套筒部件可以用一个控制电缆在生产管道中提升或下降。机动泵装置还包括多个传感器以监控井底的条件以及机动泵套筒部件的效率。

联系附图，参考下面关于本发明实施例的描述，上面提到的和其它目的以及本发明的特征以及实现它们的方式将会变得很明显，其中：

图1是包含有一个井底直线直流机动泵套筒部件的井的截面图;图2a是一个配置在图1的生产管道中的机动泵套筒部件的顶部的局部放大的剖面图，基本上沿线2-2剖开;

图2b是一个图1的机动泵套筒部件的底部的局部放大剖面图，剖面基本上沿线2-2方向;

图3是直线直流电机电枢连接杆的剖面图，活塞泵在图2b中示出，沿线3-3剖开;

图4是图2a的套筒部件的直线直流电机油压补偿器的放大了的剖视图，剖面沿4-4方向;图5是配置在图1的机动泵套筒部件中的井底电机控制部件的功能方框图;

图6是用于图2的井底直线直流机动泵系统的一个控制系统的功能方框图;和

图7是图1的井表面电机控制器的功能方框图，表示了它的相关电路。

现参见附图，尤其是附图1，其中表示了一个泵控制系统9，用于一个井底直线直流机动泵装置10，它是根据本发明而制造的。

泵控制系统9一般包括一个井表面监控站11，它通过无线电通讯与多个井底直线直流机动泵装置（如机动泵装置10）联系。每个井底直线直流机动泵装置（如装置10）包括一个井底机动泵套筒部件13，以从一个常规油井15中泵出井液体17，和一个电机控制器12，它具有一个井表面电机脉冲控制装置500和一个井底电机控制电子部件600，以控制井底机动泵套筒部件13的运行。为了能使井液体17传输到地面18，油井15包括一个套管15A和配置于其中的一系列相互连接的生产管或管道16。如图1、2a、和2b清晰可见，生产管道16在井底终止于井底    筒套    装置14中，装置14具有一个密封底座20，底座20适合于在套14的中空的内部容纳和支撑机动泵套筒部件13于一    稳定的井下位置以便将    液体泵出。关于这一点，密封底座包括一个中心配置的孔或洞20A，它能使井液体进入机动泵套筒部件13中以将井液体泵到地面18。配置在生产管道16的中空内部并连接于机动泵套筒部件13的控制电缆19允许机动泵套筒部件13在管道16中提升或下降，以便利于机动泵 套筒部件13的修理或更换。

操作时，机动泵套筒部件13靠控制电缆19下放通过生产管道16进入井15中。套筒部件13被容纳在    筒套装置14中，在装置14    中心配置的密封底座20中可拆卸地固定套筒部件13。关于这一点，当套筒部件13容纳于    筒套装置14的内部时，套14严密啮合并支撑套筒部件13。一个基本上不透液体的密封即在套筒部件13和    筒套装置14的底座20之间形成，这将在后面详细解释。然而可理解，在生产管道16中液体17的静压力有利于套筒部件13与底座20保持严密的啮合。

动力这时通过控制电缆19施加于机动泵套筒部件13上以启动液体抽吸作用。关于这一点，底座20用作一个支轴，这样井中液体可以从机动泵套筒部件13中排出，并向上被泵入到生产管道16中以便传输至地面。

现参考图1、2a和2b详细考虑井底    筒套装置14，井底    筒套装置14通常包括一个中空的圆筒形套22和密封底座20，以从下面容纳并支撑井底机动泵套筒部件13。套22包括一个环形的底或下端螺纹部份22A，它适合于与密封底座20螺纹啮合。套22也包括一个上螺纹颈部分22B，它适合于与带螺纹的连接件16A螺纹啮合，16A置于井生产管道16的下端，以将套22可拆卸地连接到生产管道16上。

筒套装置14内部的尺寸应可以宽松地容纳机动泵套筒部件13。一个在    筒套装置14内壁的环形区间21可容纳通过设置在底座20上的开孔20A靠套筒部件13抽吸的井液17。关于这一点，套筒部件13通过一系列排放口（如口36B和36C，图2）将井 液17排放到区间21中，接着向上通过区间21并进入生产管道16，以将液体传输到井表面18。

现参考图2b详细考虑底座20，底座20通常有一个单一结构并由合适的生产管道材料组成。底座20通常是圆柱形并包括一个带螺纹的颈部59，它终止于一般由21A表示的、确定了一个中心配置开口的凸出部分之内。颈部59包括一系列螺纹60，以将底座20用螺纹连接到套22上。

确定开孔21A的尺寸使其能可拆卸    地、牢固地容纳和支撑套筒部件13的下部或底部。关于这一点，开孔21A包括一个底部开孔20A，它一般为圆柱形并确定其尺寸使其能密封啮合和支撑套筒部件13的底部，这样可基本上避免井液通过它们相互啮合的表面之间进入环形区间21。开孔21A还包括一个颈部圆锥形台肩部分20B，它朝着开孔20A径向向内收拢以从底部支撑套筒部件13的底部。

现参考图1，2a，2b，6和7详细考虑井底机动泵套筒部件13，机动泵套筒部件13通常是圆柱形的，具有一个单元式的结构。机动泵套筒部件13包括一个直线直流电机（见26），它连接到一个活塞泵（见28），以将井液17泵到井15所在的地面。

如图2a和2b清晰可见，密封部件24置于直线电机26和泵28之间以容纳一个泵连接杆27，杆27把电机26连接到泵28，并且部件24把电机26的电机润滑液（没示出）与从泵28排放的井液17密封隔离开。密封部件24包括一个中心配置的洞或开孔54以容纳将电机26连接到泵28的泵连接杆27，并因此将电机26的驱动往复力传到活塞泵28上，这在后面将详细解释。

为了平衡置于电机26内部的电机润滑油与由泵28排放的液体之间的压力，机动泵套筒部件13还包括一个压力补偿器，其整体由图2a和4中的80表示。为了限制或基本上消除电机润滑油通过密封部件24的渗漏和污染，在电机26和泵28之间的压力平衡是必须的。压力补偿器80通常是    呈圆柱形，并包括一个上部和下部带螺纹的颈部，分别见33和38，用于在直线直流电机26和电机电缆终端装置（见23）之间连接压力补偿器80。

如图2a清晰可见，电机/电缆终端装置包括一个电缆终端（见74），将电缆19连接到电机26，以及一系列井底传感器616到618，和621（图5），以监控井底状况以及电机26的效率和运行。

电机/电缆终端装置23允许套筒部件13通过生产管道16从井15中抽回或绞起，并免于在电机26的电导线上施加不适当的应力。如以后将详述的，控制电缆19包括一个信号/动力同轴导线对525A和525B，和一个脉冲动力同轴导线524A，它提供一个合适的脉冲电流给直线电机26，并提供一个双向传输通道以给电机井底操作定序和为了维护的目的向地面提供井底信息。

如图1，2a和2b清晰可见，电机电缆终端装置23、密封部件24、电机26和泵28形成了单元式的滤筒泵部件13，为了维修目的可很容易地将其拆卸开。

现参考图2b详细考虑活塞泵28，活塞泵28通常包括一个下底座啮合部分（见45），用于和    筒套装置14的密封底座20以不透液体的方式啮合，并包括一个泵筒（见34），用于接受和抽运井液体17进入生产管道16，这将在以后详述。底座部件45包括一 个向上延伸的环形颈部45A，它终止于凸出部分45B，45B对    着下部45限定了一个开孔或咀。配置在颈45A内部四周的一系列螺纹适合于与泵桶34螺纹啮合。

泵28的下部45还包括一对环形槽44和46，其尺寸适合于分别容纳一个金属嵌块密封部件44A和一个氯丁橡胶压力密封部件46A。密封件44A和46A适合于紧密与底座20啮合，这样在底座20和下部45之间形成了一个不透液体的密封。关于这一点，密封件44A和46A阻止排放在空间21内的液体通过开口20A向下流回井中。

现参考图2a、2b、3详细考虑泵筒34，泵筒34通常包括一个上螺纹颈部42，以将泵筒34螺纹连接到密封部件24上，和一个下螺纹颈部64，以将泵筒34螺纹连结到泵28的下部45上。泵筒34还包括一个中心配置的细长中空的泵室35，它配置在上颈部42和下颈部64之间，以分别接受来自井15的井液。泵活塞50    配置在泵室35中，以将井液抽吸进泵室35和排出泵室35。泵室部分35包括一个进口36A和一系列径向延伸的排放出口36B和36C（见图2b），以将井液通过室35传入区间21。可以理解：在泵桶34和滤桶套装置14之间形成的环形区间21允许在    筒套装置14的中空内部的井液通过泵传输到套筒部件13的外部，并进入生产管道16。

进口36A被中心配置在底部或下部45，并与开孔20A保持液体沟通，这样通过开孔20A的井液17流经进口36A进入配置在泵筒34中的中空室35中。排出口，如出口36B，允许在泵室35内的井液由此排入区间21或    筒套装置14的中空内部。

室35在泵筒34中是整体式形成的。泵室35的上端对着中心环形开孔48轴向地逐渐缩小以形成一个环形台肩48A。开孔48的尺寸应可滑动地容纳活塞杆27，杆27包括一个底部30（图3），用于螺纹连接活塞杆27和泵活塞50。活塞杆相反的一端被连接到活塞杆连接件40上以允许泵活塞50往复运动。

泵室35的下端终止于脚踏单向阀37，阀37允许井液向上流进室35，但却阻止从室35流下和流出。脚踏单向阀37    设置在进口36A和泵室35之间，并包括一个阀元件或阀球37A和一个锥形阀底座37B。

现参考图2b和3详细考虑泵活塞50，泵活塞50通常是连接到活塞杆27底部的中空圆柱形粗而短的物体，以允许井液经过其流过。活塞50包括一个中心配置的带螺纹的连接件57，以允许活塞杆27的底部30用螺纹连结于其上。活塞杆27的底部30包括一个轴向延伸的沟道或口52，以允许在活塞50的中空内部的液体经过并被排放到室35内活塞50上。关于这一点，泵活塞50包括一个中心配置的室57，它朝着中心环形进口部分58轴向逐渐缩减。进口58允许室35中活塞50以下的液体通过其进入室57，并因此经过沟道52排放到活塞50以上。

为了通过活塞50控制井液的流动，一个单向阀（见53）被配置在进口58和室57之间。阀53包括一个阀元件或阀球55和一个锥形阀底座54。单向阀53允许井液向上流进室57，但阻止经过它的向下和向外液流。关于这一点，当泵活塞50向上移动时使单向阀53阻塞进口58，这样活塞50上方的井液从活塞50上的主室35中排出，并经排出口（如出口36B），进入环形区间21。

现参考图2详细考虑上螺纹颈部42，上螺纹颈部42包括一系列配置在其外表面上的螺纹38以螺纹啮合到配置在密封部件24下端的螺纹连接件39上。配置在泵筒34颈部42外侧的泵筒密封垫64与密封部件24配合，从而使当它们螺纹啮合时在密封垫64和密封部件24之间形成了不漏液体的密封。上螺纹颈部42也包括一个中空的中心配置的圆柱形槽43，它适合于按螺纹连接方式容纳一个活塞杆密封栓柱44，以便将直线电机26和井液密封隔开。配置在颈42内表面上的一组螺纹49允许栓柱44螺纹啮合在槽43中。在室35顶部的中心配置的开孔48延伸进入槽43的底部并从那由栓柱44密封。确定开孔或洞48的尺寸以便让活塞杆27自由沿其通过。

活塞杆密封栓柱44包括一个中心配置的孔或眼46，其尺寸也允许活塞杆27自由通过它。栓柱44的外部带有螺纹以同泵筒34的上颈部分42的螺纹49螺纹啮合。为了防止电机10润滑液漏进泵室35和为了防止井液进入电机26的污染渗漏，密封栓柱44包括一个金属嵌块压力密封件61，它靠一个金属隔离件64与氯丁橡胶密封部件62隔离开。

现参考图1，2a、2b和5详细考虑直线直流电机26，直线直流电机26通过电机控制终端装置23电连接到电机控制器12上，这在以后将详细考虑。直线直流电机包括一个电机外壳部件25，以将直线直流电机26机械连接到密封部件24和压力补偿器80之间。电机26包括一个定子装置（29）和一个电枢装置（30），它们基本上被封闭在外壳部件25中。定子装置29和电枢装置30之间的磁相互作用是靠电机控制部件600控制的，这将在以后详细考虑。

现在参考图2A和2b详细考虑外壳部件25，外壳部件25通常是一个中空圆柱管，它包括一个内环壁部分130以限定一个包围住电枢装置30的中空室132。压力补偿油134（图4），如合适的变压器油，被置于中空室132中以便于电枢装置在室132中的往复运动。壁部件130包括一个上部和下部，它们被整体式地连接到定子29上。关于这一点，环形壁130的上部和下部是由有色金属材料制成以避免在定子和电枢装置30之间的磁通的干涉。一个沟（没示出）开在定子29和壁130内，以允许从电机控制部件600发出的一系列电线通过。

外壳25还包括一个下螺纹颈部32（见图中26），它带有一系列螺纹33以与密封部件24螺纹连接。在置于密封部件24和外壳部件25之间的密封垫35配合下，这样在密封部件24和外壳部件25之间形成了一个不漏液体的密封，以防止流过套筒部件13外侧的井液进入电机26。外壳部件25还包括一个上螺纹颈部90（图2a），它具有一系列螺纹91以与压力补偿器80螺纹连接。

现参考图1和6详细考虑定子29，定子29通常包括多个等距堆积的分隔开的线圈，如线圈612-614。线圈由多个铁类材料片分隔开，如片632和634。铁类材料片有助于集中从每个线圈来的磁通并有助于基本上在水平方向定向它的磁通。

在每个线圈和每个铁类材料片上开有沟，以允许从电机控制部件600中引出的一系列电线（606C;607A-D;608A，B;609A，B;610A，B;和611A，B）通过，以控制线圈612-614的脉冲传输和探测电枢装置29B的位置。

现参考图2a和5详细考虑电枢装置30，电枢装置30包括一 个电枢30A，它滑动地定位于室132的内部并由每个线圈和铁类材料片围绕，如线圈612-614，片632-634。电枢30A包括多个等距堆积的分隔开的永久磁铁，如磁铁31（图5）。确定这些磁铁（如磁铁31）的位置以使在线圈之间（如线圈612-614）作用的磁场力得到一个平衡位置。关于这一点，在以后将详细解释，由于单个线圈612-614被施以电脉冲，磁场力变得不平衡，这样就产生了足够的运动力以滑动地移动电枢装置30进入室132。当电脉冲被移去，电枢装置30继续在其被驱动方向移动，直到它达到一个新的平衡位置为止。对选择的线圈施以相反方向的场电流则产生了相反方向的驱动力。这样用来驱动泵28的电机26就实现了往复运动。

如图2清晰可见，电枢30A的下端终止于整体形成的带螺纹的活塞杆连接件40的下端。活塞杆连接件40适合于螺纹地容纳泵连接杆27，这样由电机26产生的往复运动被传到活塞杆泵28上，这将在后面详细解释。

现参照图2a和4详细考虑电机控制电缆终端装置23，电机控制电缆终端装置23通常包括一个中空的基本为锥形的顶部（见71），以帮助引导套筒部件13进入筒套装置14中，并引导从泵28中排出的油进入生产管道16。顶部71包括一个整体连接的一般为圆柱形的向下悬挂的带螺纹的裙部72，它具有一系列螺纹73以将电机控制/电缆终端装置23螺纹连接于压力补偿器80上。

见图2和4，电缆终端74和井底电机控制部件600基本上完全被配置在上部73的中空内部，并由一个压力补偿装置（80）与直线直流电机26分离开，压力补偿装置有利于平衡从井中抽吸的液 体和直线电机26内部的润滑油之间的动态油压，这在以后详细解释。电缆终端74将套筒部件13连接到电缆19，这样套筒部件13可在生产管道中提升或放下，并且74将井底电机控制部件600与电缆19中的电导线连接在一起，以允许从地面电机脉冲控制装置500到电机控制装置600以及配置在井底的各种传感器，如传感器616-618和621的电传输。

现参考图2a详细考虑顶部71，顶部71通常包括4个径向延伸的中心叶片，如叶片75。每个叶片有一个基本上呈矩形的轴向延伸的挡圈，如挡圈76，以便当套筒部件13从筒套装置14中分出来时滑动地啮合在生产管道16的内表面上。

为了允许井液从区间21流入在筒套装置上方的生产管道16的内部，顶部71还包括4个开口或溢流孔，如溢流孔77和78，它们轴向延伸、间隔相等地隔开并配置在叶片之间，如叶片75。每个溢流口从活塞裙72到配置在上述套筒部件13上的电缆19逐渐地径向向内变尖。

为了使井液与压力补偿装置（80）相互作用，活塞裙部分72包括一系列进口，如进口79，它允许井液进入在电缆终端74和压力补偿装置80之间的中空空间。如以后所详述，压力补偿    装置80在电缆终端23和直线电机26内部之间建立了一个不漏液体的密封。

现参照图2a详细考虑电缆终端74，电缆终端74包括一个基本上呈锥形的护圈84，以与从电缆开孔86向外径向收缩的内部锥形台肩85啮合来收紧其上的护圈。电缆19通过中心配置在顶部71中的孔86并采取措施（未示出）被连接于护圈上。电机控制部件 600被直接配置在护圈84的下面并靠其支撑，这样配置在控制部件600和电机26之间的电导线当套筒部件13在生产管道16中被提升或下放时不受应力。

现参考图2a和4详细考虑油压力补偿器80，油压力补偿器80有助于维持电机26中的油压高于泵28产生的液压，并包括一个中空的外压力补偿器筒472，筒472具有一个带螺纹的顶部474和带螺纹的底部476，以将压力补偿器80连接到电机/电缆终端装置70和电机外壳部件25之间，还具有一个布置于其中的中空室475。顶部474还适合于螺纹地接收有孔的帽476，以有助于维持电机26中的油压高于泵28产生的液压。有孔的帽476有一个开孔477，允许在压力补偿器筒472内部和电机26的中空内部之间的液体沟通。补偿器筒472还包括一个洞或通道487，以允许来自电机控制部件的电导线电连接到直线电机26上。套488在洞487中包围着导线。

压力补偿筒472的螺纹顶部474包括一个凸缘478，当帽476被螺纹地安装在顶部474内时，凸缘478适合于在筒472的内部和有孔的帽476之间夹持一个密封环479。密封环在筒472和帽476之间形成一个密封，这样液体通过开孔477只能进入筒的内部。筒472的底部476包括一个凹槽478，它适于容纳一个维持圈480。维持圈480包括一个中心布置的孔482和一个相对于孔482集中配置的壁部483。

一个补偿活塞471被维持在筒472的中空内部475。活塞471包括一个中心配置的槽473，它适合于容纳一个压力密封件475以啮合桶472的内壁。一个补偿的或拉紧的螺旋形弹簧485 被配置在有口的帽476和活塞471之间，并对活塞471施加一个恒定的向下的力。关于这一点，当活塞471在筒472的中空内部自由移动时，活塞471的向上路径被帽476限制，而其向下路径被维持环480的壁部483限制住。

筒472被螺纹地连接到外壳25上，这样电机26中的内部润滑油通过孔482进入筒472的中空内部并顶着活塞471的下部。压力密封件475防止润滑油通过活塞排出进入配置有弹簧485的活塞471以上的空间。

现参照图4，在操作时，通过开孔477的井液施加的压力对活塞471产生一个向下的压力。相反，由电机润滑油施加的压力是向上对着活塞471的。弹簧485与由井液施加的向下力配合作用，这样可维持电机中的压力高于产生的液体压力。这由下列关系表示：

Pw＝井液体压力

Pc＝补偿压力

Pm＝电机液体压力

K＝弹簧弹力

X＝活塞移动距离

因此

Pw＝Pc

Pm＝Pw+Kx

现参考图5和7详细考虑电机控制器12，电机控制器12通常包括井表面电机脉冲控制装置500和井底电机控制电子    部件600以控制直线直流电机26的运行。井底电机控制部件600基本上被配置在电机控制电缆终端装置23中以将控制电缆19连接到电机 26上。井表面电机脉冲控制装置500和井底电机控制电子    部件600将在下面详细描述。

现参考图7详细考虑电机脉冲控制装置500，电机脉冲控制装置500通常包括一个电机脉冲控制部件501，以在井底提供一个高电压脉冲给电机26，和一个通讯控制器504，以控制电机脉冲控制部件501并从套筒部件13向位于中心的控制监控中心11发送性能数据。通讯控制器504确定在脉冲控制部件501或机动泵套筒部件13中是否存在故障状态，并通过一个无线电收发两用机542向监控中心11发送性能或故障数据。监控中心11评估油井15以及井底机动泵套筒部件13的性能数据。

为了把电机脉冲控制部件501的高电压信号与通讯控制器504的低电压信号隔离开，电机脉冲控制装置500还包括一个常规的本领域熟练技术人员熟知的高电压隔离网络503。

现参考图7详细讨论电机脉冲控制部件501，电机脉冲控制部件501通常包括一个高电压分配部件或电路502，用来将来自常规的三芯电源线的适当电压的交流电流转变为一个高直流电压，用来产生送至直线直流电机26的高电压脉冲。电机脉冲控制部件501还包括一个脉冲产生电路505，它在井底供应高电压脉冲以使直线直流电机26的电枢29A往复运动。高电压分配部件502和脉冲产生电路505以后将详细描述。

现参照图7详细考虑高电压分配部件502，分配部件502由常规的三芯交流源供应能量（没示出）并转变或升高线电压使之成为一个合适的直流工作的高电压，大约为1000伏直流，用于脉冲产生电路505。分配部件502通常包括一个常规的电控电源通/断接 触式开关506，以将系统电源接通或断开，和一个瞬间或闪电保护电路507。闪电保护电路507有助于避免，或至少很大地减少，系统损坏或甚至由于不同电条件而毁坏的可能，如闪电打击或类似情况。分配部件502还包括一个电源转换网络508以供应系统能量，并且包括一个高    压变压器510和高    压整流器511以升高线电压，一个低    压电源512，和一个电压调节器513。

现参照图7详细考虑电控电源开关506，电源开关506能使供给电机脉冲控制装置500的电源接通和关断。电源开关506被连到瞬时网络507和常规三芯电源线装置之间。关于这一点，电源开关506包括一系列输入端T₁、T₂和T₃，它们适合于连接到常用的三芯电源线装置的火线、中性线、和地线上。开关506还包括一个联结到通讯控制器504的控制端T₄，以通过来自遥远监控站11的控制信号使控制器504能驱动开关506通电和断电。

现参考图7详细考虑瞬时或闪电保护网络507，瞬时网络507包括一系列按常规方式安排的金属氧化物可变电阻（没示出）以抑制当开关506接通或由闪电打击等类似情况产生的瞬时信号。滤波网络507连接到高压变压器510和开关506之间。关于这一点，滤波网络507被一系列导线506A、506B和506C连接到开关506上，和被一系列相应导线507A、507B和507C连接到变压器510上。一个公共的地线507D也将滤波网络507连接到高    压变压器510上。

现参考图7详细考虑电源转换网络508，电源转换网络508包括高    压变压器510，它转换或升高供电电压使其达到适当的高电压水平，大约为1500伏交流。

为了把    高    压变压器510产生的交流高压转换成大约为1000伏的直流高    压，电源转换网络508还包括一个高    压整流器511。关于这一点，高    变压器510通过一系列导线510A、510B和510C被连接到高压整流器511上。

高压变压器510还包括一系列低压变换线圈510D，以将电源电压转变为合适的交流低电压。关于这一点，低压变压器510D还通过一系列导线510E、510F和510G连接到高压整流器511上。

现详细考虑高压整流器511，高压整流器511通常包括一个常规AC/DC整流器512A，它分别将通过高压和低压变压器510和510D供给的交流电压转变为直流电压。AC/DC整流器512A连接到一个低压直流电源512D上，它分别通过一系列导线513A及513B和504A及504B将合适的直流低电压提供给隔离网络503和通讯控制器504。

为了调节和控制整流器512A的高压输出，以使其维持在恒定的1000伏直流，电源转换网络508包括一个高压调节器513。AC/DC整流器512A经一组导线512B和512C和高压调节器513相连，并且包括公共地线511A。

以上结合图7描述的电源分配部件502向脉冲控制部件505、隔离网络503和通讯控制器504分别提供了合适的直流电压。关于这一点，电压调节器513的输出通过一系列导线513C和513D连接到脉冲控制部件505上。

现详细考虑脉冲产生装置505，脉冲产生装置505通常包括一个电容充电控制部件514和一个电容组515，515包括一系 列电容516、517和518，以存贮送到井底的高压电荷，这在以后详述。为了使电容组515中各个电容放电，脉冲产生部件505还包括一个开关控制部件519和一个电源开关组528。电容充电控制部件514和开关控制部件519都由通讯控制器504控制。关于这一点，通讯控制器504将控制信号送至电容充电控制部件514使所选择的电容充电，并且将相应的一系列控制信号送至一开关控制部件519，以对选择的电容放电。

偶合网络529通过高电压隔离网络503被连接到脉冲产生部件505和通讯控制器504之间，以将高压脉冲和控制信号送至井底为井底电机控制部件600所用，以后将详述。

在操作时，在通讯控制器504控制下的脉冲控制部件505使一系列位于电容组515上的电容516、517和518充电和放电以产生高压脉冲，通过控制电缆19将这些高压脉冲供应给井底。关于这一点，一旦电容充电控制部件514确认在电容组515中的一个电容被充分充电，它即传送该信息给通讯控制器504。通讯控制器504又存贮该信息，并通过高压隔离网络503向开关控制部件519传送一启动信号，这使电源开关组528被驱动以使充电的电容放电。当电容被放电时，一高压脉冲在井底被送至机动泵套筒部件13。由电容516-518提供的高压脉冲分别施加给脉冲线圈612、613和614（图5），使直线直流电机26的电枢往复运动。在一个指定电容已放电后，电容充电控制部件514通过通讯控制器504对放电电容重新充电，以使其能反复放电。

现详细考虑电容充电控制部件514，电容充电控制部件514连接到电压调节器513和电容组515之间以允许电容516- 518被充电至一个合适的电压水平。关于这一点，电容充电控制部件514包括一系列模拟开关（未示出），它允许直流调节器513的1000伏直流输出被有选择地连接到电容组515的每个电容上以便充电。模拟开关的输出由一系列导线516A、516B、516C和一个公共返回线516D被连接到相应的电容516、517和518上。可以理解，尽管在优选实施例中三个电容被连接到控制部件514上，脉冲产生装置505在用于具有低生产能力的小机动泵套筒部件时可仅包含两个电容，或当为满足任何油井生产能力的需要（如油井15）而具有所需数目的电容。

电容充电控制部件514还包括一个常规的信号分离器（没示出），它可以通过高压隔离网络503和一个数模转换器530而连接到模拟开关和通讯控制器504之间。

关于这一点，控制器504将一数字控制信号送至数模转换器530，以把数字控制信号变为模拟控制信号。模拟控制信号通过高压网络503而连接到信号分离器上。信号分离器将模拟信号分离成它的分量部分以驱动所选择的模拟开关。

电容充电控制部件514还包括一系列常规的电荷传感器（没示出），以确定每个电容器516-518的电荷状态。传感器连接到每个电容器和地之间。来自不同传感器的输出信号通过配置在电容充电控制部件514上的多路转换器（未示出）被多路传输。多路转换器的输出通过高压隔离网络503和一个模拟转换器531而连接（线514B）到通讯控制器504上，这在以后将详述。

现参考图7详细考虑开关控制部件519，开关控制部件519控制电容器516、517和518的开启，并通常包括一个常规的 信号分离器（没表示），其输入通过隔离网络503和数模转换器532而连接到控制器504上。信号分离器将模拟信号分离成一系列控制信号以控制电源开关组528，这将在以后详述。

现参考图7详细考虑电源开关组528，电源开关组528包括一系列可控硅或电源开关520、521和522。电源开关520、521和522分别通过一系列导线520A、520B和520C连接到配置在开关控制部件519中的信号分离器上。如图7所示，在电源开关组528中的每个电源开关有对应的在电容组515中的电容。因而，不论何时一个给定的电源开关被启动（靠开关控制部件519），与选择的电源开关相关的对应的电容被放电。

现更详细考虑开关控制部件519，开关控制部件519是一个低电压部件，并通过一系列导线516C和516D由低电压电源512B供电。开关控制部件519通过高压隔离网络503和数模转换器532从通讯控制器504接收定序信息。定序信息确定在电容组515中的充电电容是怎样按顺序放电的。关于这一点，可以理解：电机脉冲控制装置500能够以任何顺序给电容放电定序;然而，本发明的最佳实施例中，电容按516、517和518的顺序放电，然后反过来是518、517和516。

在电源开关组528中的每个开关521、522和523分别由导线516C和D，517C和D，以及518C和D连接到电容516、517和518上。为了将来自电容组515的放电能量在井底传输到机动泵套筒部件13，电源开关521、522和523的输出通过一对导线528A和B连接到偶合网络或电路529上。

现详细考虑脉冲控制部件502的偶合网络或电路529，偶合 网络529    连接到电源开关组528和高压隔离电路503之间，以便在井底传送高压脉冲。偶合网络529还发送和接收井底信息，以控制电机26和监控井底状况条件。偶合网络529通常包括一个接口电路524（它具有一个发射接收器524A，以通过一个连接到电缆19上的信号/电源导线525A发送和接收井底信息）和一个调谐电路524B（用于产生一个高压频率信号，该信号不与在导线525A上的低压频率信号发生干扰）。调谐电路524B通过一对导线525C和525D连接到电源开关组528和单个共轴导线19A之间。导线525D载有高压脉冲信号并连接到电缆19上。偶合网络529还包括一个常规的光学偶合或隔离装置509，以将低压直流电源512D与通过电缆19在井底携带的高压脉冲分离开。光偶合装置509还连接到发射接收器524A和高压隔离器503（它通过一对导线509A和509B将来自电源512D的低电压偶合到偶合装置509上）。光偶合装置由一对导线509C和509D连接到发射接收器524A上。

现参考图7详细考虑发射接收器524A，发射接收器524A是一个对本领域人员来说熟悉的常规的完全双向装置。发射接收器524A产生一个调频频率信号，该信号被施加在连接到同轴电缆19上的单个电源导线525A上。关于这一点，电源导线为井底电机控制部件600既提供了控制信号也提供了低电压。

为了解调和调制在导线525A上的载波信号，偶合网络529还包括一个常规的调频调制器/解调器527。调频调制器/解调器527被连接到发射接收器524（通过一对导线527C和527D）和高压隔离器503（通过导线527A和527B）之间。调 频调制器/解调器527调制自通讯控制器504接收的控制信号以被井底电机控制部件600所利用。反过来，调频调制器/解调器527解调在井底产生的状态/条件信号以被通讯控制器504所利用。

现详细考虑调谐电路524B，调谐电路524B具有通过导线对528A和B连接到电源开关组528的输入。调谐电路524B将电源开关线528A和B连进单个同轴电缆19A，而电缆19A连到双股同轴电源/提升电缆19中。

现详细考虑高压隔离网络503，隔离网络503通常包括数模转换器530和532、模数转换器531和一个常规隔离网络545。数模转换器530通过导线530A连接到偶合网络545并将通讯控制器504产生的用以为电容放电排序的数字控制信号转换为被电容充电控制部件514所用的模拟信号。类似地，数模转换器532通过导线532连接到偶合网络545，并将由通讯控制器504产生的、为电容放电排序的数字控制信号转变为被电源控制部件519所用的模拟信号。模数转换器531将在电容组515中指示每个电容充电状态的模拟信号转变为通讯控制器504所用的数字信号。关于这一点，模数转换器531通过导线531A和导线531B分别连接到高电压隔离网络503和通讯控制器504之间。

现详细考虑通讯控制器504，通讯控制器504通常包括一个微处理器536，它控制电容的充电和放电，并监控井15以及井底电机26、还有电机控制部件600的状况。被连接到低压电源512D的一个低压电源534对微处理器536供电，并包括一 个可充电电池534A，以便在主电源出故障时维持控制器电源。通讯控制器504还包括一个太阳能电池板540C，和电源534相连以对可充电电池534A重新充电。对微处理器536编程以执行这里所描述的功能的方式是常规的并对本领域人员来说是熟知的，这里不再详述。

为了通过遥远的监控中心11自动控制开关506电源的通/断顺序，通讯控制器504还包括一个通讯网络533，以与监控中心11和数模转换器535双向通讯，以便开启和关闭电源开关506。

现详细考虑微处理器536，微处理器536是一个常规8286CPU部件。微处理器536是通过导线534C和D由低压电源534供电，534C和D通过导线504A和B连接到电源分配部件501中的低压直流电源512D上。微处理器536也分别通过导线536A和536B连接到通讯网络533上。

通讯控制器504从控制部件514接收电容充电信息，从机动泵套筒部件13接收电枢位置，然后产生一系列定序信号以传到开关控制部件519对电容组515的电容进行放电。控制器504还产生一个控制信号，该信号在井底被送到井底电机控制部件600以控制机动泵套筒部件13的泵运动。控制器504还接收多个来自井底的传感器信号，涉及到不同的条件，例如，温度、液体水平高度、和电枢位移。控制器504将此信息发送给控制监测中心11，这将在以后详述。

现详细考虑通讯网络533，通讯网络533允许在微处理器536和机动泵套筒部件13之间在井底双向通讯。通讯网络533还允许在遥远位置的控制中心11和微处理器536之间双向通讯。 通讯网络533通常包括一个完全双向调制解调器537，以允许井底通讯;一个完全双向调制解调器538，以允许到监控中心11的通讯;一个无线电频率发送接收机539和天线540，以允许在监测中心11和通讯控制器504之间进行无线电频率通讯。

发射接收器539通过导线539A、导线538B连接到天线540和调制解调器537之间。发射接收器539通过导线504A和B由电源分配部件501中的低压电源512D供电。

由图7清晰可见，低压电源534通过导线540A和B连接到太阳能电池板540上。太阳能电池板将太阳能转变为电流以对电源534中的可充电电池534A充电。关于这一点，电源534即使在电源分配器部件501上的电源断开的情况下也可以继续工作，因此，能够使通讯控制器504与监控中心11保持不间断的通讯。

现参考图6详细考虑监控中心11，监控中心11通常包括一个联系网络410和一个微处理器402，该微处理器具有一图像监视器404和键盘407。微处理器402存贮从不同井底系统接收的数据，如系统9，在内部向当地的工作人员提出关于存在潜在或实际故障状况的警告以及对确定潜在或实际故障状况的原因有用的性能数据。关于这一点，微处理器402通过一个通讯线410A连接到通讯网络410。微处理器402通过一个CRT404就这些状况警告当地工作人员。可以理解，同当地工作人员通讯的其它方法，如打印机也可很容易地使用。微处理器402还使性能改变参数传送到发射接收器406，它和当地通讯控制器504一起与发射接收器539进行通讯。关于这一点，发射的数据被发射接收器539接收并由当地通讯控制器504存贮在内部，以调整井底机动 泵套筒部件13和脉冲控制部件502的性能。

现参照图6详细讨论通讯网络410，通讯网络410通常包括一个发射接收器416，一个完全双向调制解调器417，一个天线415和一个提供电源的电源418。发射接收器416通过导线416A和导线415A连接到调制解调器417和天线415之间。电源418通过导线对418A和418B连接到发射接收器416和调制解调器417上。上面结合图6和7描述的泵控制系统9被设计成能允许当地的监控中心，如监控中心11，监控多个直线直流机动泵系统，如位于其地理区域以内的系统10，这样在检测到不正常状况时维修人员可立即被派遗以尽快解决问题。以这样的方法，任何给定井的停机时间大大减少，因而增加了井的总产量。监控中心的人员还被通知与系统9有关的所有油井中的性能、运行问题、井状况、和废弃情况或潜在故障。这给总部运行提供一个极有价值的管理工具。监控中心11的工作人员可以密切监控基本上与系统有关联的所有油井。性能趋势由此可以被检测到，并可进行准确的预测，以备在企业计划中使用。

现参考图5详细考虑电机控制器12的电机控制部件600，电机控制部件600通常包括一个电源开关控制部件604，以控制电源开关组603的开启，电源开关组包括一系列电源开关608、609和610，以将送到井底的脉冲电荷引导到所选择的脉冲线圈612、613和614上。电源开关组603连接到脉冲线圈612-614和滤波器网络622之间，622将高压脉冲信号传到电源开关组603，这将在以后详述。

为了隔离导线525D中在井底传送的高压脉冲与低压控 制信号，电机控制部件还包括一个光源隔离器601。光源隔离器601通过一对导线601A和601B将低压直流电源连接到电源开关组603上，并且将低压信息连接到发射接收部件605。发射接收部件605类似于部件524A，在此不进一步描述。

为了解调和调制为通过电缆19发射用的信息信号，电机控制部件600还包括一个信号控制部件606。信号控制部件606    以后将详述，它包括一个调频的调制器/解调器（没表示），用以解调信息信号。

运行时，电机控制部件600接收来自井表面电机控制部件500的高压脉冲并将这些高压脉冲接到和电机26相关的合适的脉冲线圈上。开关的定序是经过信号多路传输控制部件602在通讯控制器504的控制下靠开关控制部件603驱动的。可以理解，尽管如最佳实施例中所示的电机控制器12一部分放置在井底电机控制部件600的井底中，一部分放在电机控制部件500的地面，那些熟悉本领域的技术人员还可以将整个电机控制器12放入井底机动泵套筒部件13中。这当然需要使套筒部件的外壳明显地更长些以容纳附加的电子部件，但这样的安排对本领域的技术人员来说是很熟悉的。

现详细考虑滤波器网络622，滤波器网络622通常包括一个允许高频电源信号连接到电源开关组603的滤波器网络。滤波器网络622通过一对导线622A和622B连接到同轴导线524D和电源开关组603上。

现详细讨论直流电源隔离器601，隔离器601保护配置在机动泵套筒部件13中的电子部件免受过高电压信号的作用。隔离器601通过同轴导线525A、525B和导线602A、602B 连接到控制电缆19和发射接收器605之间。

现详细讨论信号控制部件606，信号控制部件606在其输入线（如线602C和D）上接收分别来自传感器616、617、618和621的井底传感器信号，将其传输到地面的控制器504上。一个多路传输装置（未示出）调节输入电压，并且多路传输多个输入线，如线616A、617A、618A和621A，到较小数目的一些线上。

为了将传感器驱动信号与线圈选择信号分开，信号控制部件606还包括一个信号分离器（未示出）。信号分离器连接到传感器，如传感器616、617、618和621（通过导线616A、617A、618A和621A）和线圈开关部件604（通过导线604A）之间。

现详细讨论开关组603，开关组603基本上类似于电源开关组528。电源开关组603接收来自滤波网络622的直流放电脉冲，并利用这个信号产生一个电-磁力以使磁电枢30以往复的方式运动。开关组603通常包括电源开关608、609和610，它们基本上与电源开关521、522和523相同。开关608、609和610由导线对622A和622B将它们的输入端相互连接在一起，同时开关608-610的输出分别连接到脉冲线圈612、613和614上。配置在电机26中的每个脉冲线圈有一个开关。开关608通过导线612A和B连接到脉冲线圈612上;开关609通过导线613A和B连接到脉冲线圈613上;开关610通过导线614A和B连接到脉冲线圈614上。

现参考图5详细讨论线圈开关部件604，线圈开关部件604 包括一个信号分离器（未示出），将线圈选择信号分离成各自的控制信号，以控制各自电源开关608、609、和610的开启。关于这一点，线圈开关部件604分别通过一系列导线604A、604B和604C连接到每个电源开关608-610上。

线圈开关部件604还包括一个开关网络（未示出），它使每个相应控制信号连接到对应的电源开关上。

在本发明的最佳实施例中，只有3个脉冲线圈，即612、613和614，它们要能获得一个足以从井中抽吸井底液体的往复运动。可以理解：当需要更大的抽吸能力时，可以加入其它的脉冲线圈开关部件。

虽然本发明的几个特殊实施例已被公开，但可以理解，各种不同的改变是可能的并可预料是在附属的权利要求的真正构思和范围之内。因此，本发明并不局限于这里公开的摘要或说明书。

Claims (10)

1、一种井底机动泵装置及其控制系统，用以将井液经一生产管道从井底泵到地面；该生产管道从地面向下伸到欲从井中泵出井液的深度，其末端与井底的一筒套装置连接；所述筒套装置包括一外壳部件和一个用于连接的密封底座，该外壳部件和底座适于容纳和支撑住所述井底机动泵装置，使其处于稳定位置；所述井底机动泵装置具有一种单元式结构，包括一个长的圆柱形的空心套筒，其直径稍小于所述生产管道的内径，使所述机动泵装置能在该管道的中空的内部上下滑动运行；所述空心套筒内装有一个直线电机，以及随该电机运行的一台泵，用以将井液抽到所述生产管道中；所述空心套筒装在一条控制电缆上，使所述机动泵装置能在所述管道的中空的内部上下运行；所述电机包括一个电枢装置，它带有多个定子脉冲线圈，使该电枢装置能以直线方式运行；所述定子脉冲线圈经所述控制电缆接到一个地面电机控制器上，该电机控制器具有一个地面电机控制装置，用以产生高压电机激励信号，并将这些信号传送到井底的电机控制装置上；其特征在于：

在所述空心套筒中设有一个电机控制部件，用以监控所述电机的工作；而所述控制电缆载有高压电机激励信号，用以使所述电机的电枢装置以直线方式运行从而泵送井液，同时，该控制电缆还载有低压控制信号，用以在设于所述空心套筒内的电机控制部件与所述地面电机控制器之间进行双向通讯，以便监控所述电机的工作，并将电机当时的工作情况传达到所述地面电机控制器上。

2、根据权利要求1所述的井底机动泵装置及其控制系统，其特征在于，所述筒套装置设置成能与从井中泵出的液体保持液体沟通。

3、根据权利要求2所述井底机动泵装置及其控制系统，其特征在于，所述密封底座设置成能从下部支撑住所述机动泵装置使之稳定;所述密封底座与所述机动泵装置配合作用以基本上隔断在所述筒套装置的内部和欲从井中泵出的液体之间除了通过所述机动泵装置之外的液体连通。

4、根据权利要求3所述的井底机动泵装置及其控制系统，其特征在于，所述泵包括一个泵室，以容纳欲从井中泵出的一定数量的井液;一进口，以在所述室和欲从井中泵出的液体之间形成液体连通，并控制液流进入和流出所述室;一出口，以在所述室和所述筒套装置的中空内部之间形成液体连通;和一活塞，以在所述室内按直线方式移动，从而通过所述进口和出口泵出井液。

5、根据权利要求4所述的井底机动泵装置及其控制系统，其特征在于，所述机动泵装置包括一个配置在所述直线电机和所述泵之间的密封部件，以实际防止所述泵室中的井液与所述直线电机中空内部的润滑油发生液体连通。

6、根据权利要求5所述的井底机动泵装置及其控制系统，其特征在于，所述机动泵装置包括一个压力补偿器，以维持所述直线电机内的油压高于由所述泵产生的液压。

7、根据权利要求1所述的井底机动泵装置及其控制系统，其特征在于，所述泵是一活塞杆泵。

8、根据权利要求1所述的井底机动泵装置及其控制系统，其特征在于，所述外壳部件具有细长的中空结构。

9、根据权利要求8所述的井底机动泵装置及其控制系统，其特征在于，所述外壳部件的尺寸应使其内部的宽度实际大于所述生产管道的内部直径。

10、根据权利要求1所述的井底机动泵装置及其控制系统，其特征在于，所述直线电机为直流直线电机。

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