CN105068463B - 一种抽油机数字化改造方法 - Google Patents
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Abstract
一种抽油机数字化改造方法，其特征在于，该方法利用采集的抽油机主电机电流和功率特征来综合判断抽油机的平衡度，并输出指令控制平衡电机，自动将平衡度调整到最佳范围内；与现有技术相比，本发明的有益效果是：游梁式抽油机通过本发明所提供的数字化改造方法使其平衡度控制在将抽油机平衡度调整到85％‑110％的平衡范围内，这种控制方式使抽油机平均综合节电率达到20％以上，同时方便的远程WEB查询监测功能使操作和管理人员在任何地点都可以监测查看到各油井运行情况，减少了油田管理成本。
Description
技术领域
本发明涉及抽油机自动控制与远程控制领域，尤其是涉及一种抽油机的智能控制方法。
背景技术
抽油机的平衡率对机采系统能耗影响较大，抽油机不平衡不但会对机采设备造成损害，而且从耗电量方面来看，平衡较好的抽油机与平衡差的抽油机比较，可减少耗电量4.5％以上。
油田采油区范围大，对设备运行情况不能及时监测、记录和统计，巡视、维修检修的相对困难，浪费大量的人力和物力。
发明内容
为了解决上述的抽油机的几个问题，本发明公开了一种抽油机数字化改造方法，根据电流及功率平衡法自动调节抽油机的平衡，并可将抽油机的电功图、电参量、变频器参数等信息通过无线GPRS发布到网页方便人员随时查询。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：
一种抽油机数字化改造方法，具体结构包括机械部分和电气控制部分，在游梁式抽油机尾部安装尾部平衡调节装置的机械部分，机械部分由平衡电机拖动可自由调节位置，通过平衡电机正反转运动，带动丝杠及与丝杠固定的移动箱体运动，增加或减少移动箱体对中距离来实现抽油机的平衡调整；
电气控制部分包括RTU主控单元、电流传感器、电压传感器、平衡驱动系统，所述的RTU主控单元为核心控制部件，电流传感器采集主电机的电流，电压传感器采集主电机的电压，主电机的电流、电压信号输入RTU主控单元，在RTU主控单元中形成主电机的电功图、电流图和功率图电参量曲线，RTU主控单元实时计算电流平衡度和功率平衡度，根据平衡、欠平衡、过平衡三种状态来输出指令给平衡驱动系统，平衡驱动系统控制平衡电机的正反转来调节移动箱体的对中距离，来实现对抽油机平衡的调节；
所述的抽油机数字化改造方法，其特征在于，该方法利用采集的抽油机主电机电流和功率特征来综合判断抽油机的平衡度，并输出指令控制平衡电机，自动将平衡度调整到最佳范围内；具体方法包括以下步骤：
1)采集主电机电流、电压数据，将数据传输给RTU主控单元；
2)在RTU主控单元中形成完整的电功图、电流图和功率图；
3)RTU主控单元实时计算电流平衡度和功率平衡度：所述的电流平衡度为上冲程最大电流值与下冲程最大电流值之比；所述的功率平衡度为上冲程平均功率值与下冲程平均功率值之比；
4)将实时计算的电流平衡度和功率平衡度分别与电流平衡度和功率平衡度设定值比较，判断当前为平衡、欠平衡或过平衡状态；当平衡度在85％-110％之间时判定为平衡状态，当平衡度小于85％时为欠平衡状态，平衡度大于110％时为过平衡状态；平衡度以电流平衡度为主，辅助参考功率平衡度；
5)当为平衡状态时不调节；当为欠平衡状态时，增加移动箱体对中距离使平衡度增加；当为过平衡状态时，减少移动箱体对中距离使平衡度降低；
6)重复以上过程，直至达到平衡区间为止。
所述的抽油机数字化改造方法，可实现远程数据监控功能，远程数据监控系统包括数据采集终端、GPRS通讯公网、服务器、客户端、远程客户端，数据采集终端将抽油机的示功图、电功图等数据通过GPRS通讯公网上传至服务器，服务器与客户端进行通讯连接，客户端与远程客户端再通讯连接，管理人员通过WEB浏览器查看现场抽油机信息。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
游梁式抽油机通过本发明所提供的数字化改造方法使其平衡度控制在将抽油机平衡度调整到85％-110％的平衡范围内，这种控制方式使抽油机平均综合节电率达到20％以上，同时方便的远程WEB查询监测功能使操作和管理人员在任何地点都可以监测查看到各油井运行情况，减少了油田管理成本。
附图说明
图1为本发明提供的数字化抽油机结构示意图。
图2为本发明提供的数字化抽油机自动平衡臂结构图。
图3为本发明提供的数字化抽油机控制结构图。
图4为本发明提供的数字化抽油机网络示意图。
图5为本发明提供的数字化抽油机自动调平衡程序流程图。
图中：1-悬绳器 2-驴头 3-游梁 4-移动箱体(移动配重) 5-丝杠 6-平衡电机 7-主电机 8-尾梁 9-接近开关 10-减速机 11-数据采集终端 12-GPRS通讯公网 13-服务器14-客户端 15-远程客户端
具体实施方式
以下结合具体实施例和附图对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。
一种抽油机数字化改造方法，该方法利用采集的抽油机主电机电流和功率特征来综合判断抽油机的平衡度，并输出指令控制平衡电机，自动将平衡度调整到最佳范围内；具体结构包括机械部分、电气控制部分和远程数据监控系统。
如图1、图2所示，机械部分包括移动箱体4、丝杠5、平衡电机6、限位开关9，所述的机械部分设置在抽油机尾梁8上，由平衡电机6带动丝杠5运动，移动箱体4固定在丝杠5上。行程前后均有限位开关9和机械限位装置做双重保护。机械部分由平衡电机6拖动可自由调节位置，通过平衡电机6正反转运动，带动丝杠5及与丝杠固定的移动箱体4运动，增加或减少移动箱体对中距离来实现抽油机的平衡调整。
如图3所示，电气控制部分包括RTU主控单元、电流传感器、电压传感器、平衡驱动系统，所述的RTU主控单元为核心控制部件，电流传感器采集主电机的电流，电压传感器采集主电机的电压，主电机的电流、电压信号输入RTU主控单元，在RTU主控单元中形成主电机的电功图、电流图和功率图电参量曲线，RTU主控单元实时计算电流平衡度和功率平衡度，根据平衡、欠平衡、过平衡三种状态来输出指令给平衡驱动系统，平衡驱动系统控制平衡电机的正反转来调节移动箱体的对中距离，来实现对抽油机平衡的调节。所述的平衡驱动系统采用继电器实现。
如图4所示，远程数据监控系统包括数据采集终端11、GPRS通讯公网12、服务器13、客户端14、远程客户端15，数据采集终端将抽油机的示功图、电功图等数据通过GPRS通讯公网12上传至服务器13，服务器13与客户端14进行通讯连接，客户端14与远程客户端15再通讯连接，管理人员可通过WEB浏览器查看现场抽油机信息。
本发明以RTU为主控制器，用于实现所有调控功能以及数据采集、处理功能，平衡驱动系统为直接控制和保护平衡电机的终端模块，DTU数据采集终端为与远程服务器进行GPRS通讯的通讯控制器，主电机电流传感器用来检测抽油机主电机电流，它与电压信号一起传给RTU形成主电机的电功图，从而形成抽油机电参量曲线，并根据上下冲程电流和功率情况来调节平衡电机正反转，使抽油机自动实现平衡调整。
一种抽油机数字化改造方法，包括以下步骤(见图5)：
1)采集主电机电流、电压数据，将数据传输给RTU主控单元；
2)在RTU主控单元中形成完整的电功图、电流图和功率图；
3)RTU主控单元实时计算电流平衡度和功率平衡度：所述的电流平衡度为上冲程最大电流值与下冲程最大电流值之比；所述的功率平衡度为上冲程平均功率值与下冲程平均功率值之比；
4)将实时计算的电流平衡度和功率平衡度分别与电流平衡度和功率平衡度设定值比较，判断当前为平衡、欠平衡或过平衡状态；当平衡度在85％-110％之间时判定为平衡状态，当平衡度小于85％时为欠平衡状态，平衡度大于110％时为过平衡状态；平衡度以电流平衡度为主，辅助参考功率平衡度；
5)当为平衡状态时不调节；当为欠平衡状态时，触发下调继电器闭合一定时间，增加移动箱体对中距离使平衡度增加；当为过平衡状态时，触发上调继电器闭合一定时间，减少移动箱体对中距离使平衡度降低。
6)重复以上过程，直至达到平衡区间为止。
Claims (2)
1.一种抽油机数字化改造方法，其特征在于，抽油机系统包括机械部分和电气控制部分，在游梁式抽油机尾部安装尾部平衡调节装置的机械部分，机械部分由平衡电机拖动可自由调节位置，通过平衡电机正反转运动，带动丝杠及与丝杠固定的移动箱体运动，增加或减少移动箱体对中距离来实现抽油机的平衡调整；
电气控制部分包括RTU主控单元、电流传感器、电压传感器、平衡驱动系统，所述的RTU主控单元为核心控制部件，电流传感器采集主电机的电流，电压传感器采集主电机的电压，主电机的电流、电压信号输入RTU主控单元，在RTU主控单元中形成主电机的电功图、电流图和功率图电参量曲线，RTU主控单元实时计算电流平衡度和功率平衡度，根据平衡、欠平衡、过平衡三种状态来输出指令给平衡驱动系统，平衡驱动系统控制平衡电机的正反转来调节移动箱体的对中距离，来实现对抽油机平衡的调节；
机械部分包括移动箱体、丝杠、平衡电机、限位开关，所述的机械部分设置在抽油机尾梁上，由平衡电机带动丝杠运动，移动箱体固定在丝杠上；行程前后均有限位开关和机械限位装置做双重保护；
所述的抽油机数字化改造方法，该方法利用采集的抽油机主电机电流和功率特征来综合判断抽油机的平衡度，并输出指令控制平衡电机，自动将平衡度调整到最佳范围内；具体方法包括以下步骤：
1)采集主电机电流、电压数据，将数据传输给RTU主控单元；
2)在RTU主控单元中形成完整的电功图、电流图和功率图；
3)RTU主控单元实时计算电流平衡度和功率平衡度：所述的电流平衡度为上冲程最大电流值与下冲程最大电流值之比；所述的功率平衡度为上冲程平均功率值与下冲程平均功率值之比；
4)将实时计算的电流平衡度和功率平衡度分别与电流平衡度和功率平衡度设定值比较，判断当前为平衡、欠平衡或过平衡状态；当平衡度在85％-110％之间时判定为平衡状态，当平衡度小于85％时为欠平衡状态，平衡度大于110％时为过平衡状态；平衡度以电流平衡度为主，辅助参考功率平衡度；
5)当为平衡状态时不调节；当为欠平衡状态时，增加移动箱体对中距离使平衡度增加；当为过平衡状态时，减少移动箱体对中距离使平衡度降低；
6)重复以上过程，直至达到平衡区间为止。
2.根据权利要求1所述的抽油机数字化改造方法，其特征在于，可实现远程数据监控功能，远程数据监控系统包括数据采集终端、GPRS通讯公网、服务器、客户端，数据采集终端将抽油机的示功图、电功图数据通过GPRS通讯公网上传至服务器，服务器与客户端进行通讯连接，客户端与远程客户端再通讯连接，管理人员通过WEB浏览器查看现场抽油机信息。
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