CN105464953B - 一种示功图与动液面结合的抽油泵变频控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种示功图与动液面结合的抽油泵变频控制的方法及装置，本发明是将示功图采集单元的数据和液面监测仪的数据同时输入RTU或智能监控设备，RTU或智能监控设备根据示功图推算出的泵充满度结合液面监测仪获得的抽油泵沉没度，判断当前系统泵效数据的真实性，并将真实泵效数据作为变频调节的有效输入，从而决定变频器频率输出结果；以克服单一检测参数带来的测量误差，确保抽油泵系统达到最佳节能效果。本发明将示功图与动液面相结合作为变频控制输入依据，有效克服单一检测参数带来的测量误差和误调节。本发明结构简单，能够实现手动、自动、远程等不同方式下的变频调节功能。本发明适用于游梁式抽油泵变频节能控制系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种示功图与动液面结合的抽油泵变频控制方法及装置，属于油田数字化检测与控制技术领域。
背景技术
随着节能技术的发展，油田抽油泵变频节能技术已得到广泛应用，但由于受到油井井况复杂以及井下条件的限制，变频控制方法还局限于手动或者单一参数检测控制方式，抽油泵变频控制未能达到满意的节能效果。常用变频控制方法有地面示功图推算井下泵充满度，依据泵充满度大小自动调节变频输出，以及通过电动机电能效率或检测动液面深度等控制变频输出，上述两种方法的不足是只把一种参数检测的结果作为变频控制的来源与依据，不能真实反映抽油泵实际效能，因此所产生的节能效果也大打折扣。因此现有的油田抽油泵变频控制方式还是不够理想，还是不能满足使用的需要。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种示功图与动液面结合的抽油泵变频控制方法及装置，以解决变频控制输入单一，节能效果不理想的技术问题，从而克服现有技术的不足。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明的一种示功图与动液面结合的抽油泵变频控制方法为，该方法是将示功图采集单元采集到的示功图数据和液面监测仪监测到的动液面数据同时输入RTU或智能监控设备，RTU或智能监控设备根据示功图推算出泵充满度，结合液面监测仪获得的抽油泵沉没度判断当前系统真实泵效，并将该泵效作为变频调节的有效输入，进而决定变频器频率输出结果从而克服单一检测参数带来的测量误差，使得抽油泵电机能够达到最佳的节能效果。
前述方法中，所述示功图采集单元包括安装在驴头悬绳器处的载荷传感器和安装在抽油泵横梁支架处的角位移传感器；示功图采集单元通过载荷传感器将压力值转换成模拟量值；示功图采集单元通过角位移传感器捕捉驴头上下运动过程中横梁角度，并将该角度值转换成模拟量值；RTU或智能监控设备通过模拟量输入接口采集载荷传感器和角位移传感器模拟量值。
前述方法中，所述液面监测仪安装在抽油泵套管上，通过气瓶充气或放气击发，捕捉井下节箍波和液面波，得到油井液面曲线及动液面深度值，液面监测仪与RTU或智能监控设备之间双向数据传输。
前述方法中，所述RTU或智能监控设备结合驴头半径，将横梁角度变化值换算成悬绳器位移值，将载荷值和同步位移值组合形成地面示功图，利用地面示功图推算井下泵功图，得到抽油泵充满度。
前述方法中，所述RTU或智能监控设备利用与液面监测仪数之间的双向数据传输获取液面曲线及动液面深度值，并与泵挂深度比较，获得抽油泵沉没度。
前述方法中，所述抽油泵由变频器输出端供电，变频器输入端与50Hz AC380V电源连接；通过控制面板和RTU或智能监控设备控制变频器实现抽油泵电机的手动、自动、远程变频调节功能。
前述方法中，所述变频器依照控制面板中手动调节电位器输出，或者通过RTU或智能监控设备变频调节命令，执行相应频率输出，达到调节抽油泵电机转速的目的。
前述方法中，所述RTU或智能监控设备与显示模块和无线模块连接；通过显示模块显示最大载荷、冲次、冲程、动液面深度等采集结果；通过无线模块实现与上位机监控中心的远程数据通讯； AC380V交流电源经电源模块转换为直流电源为系统提供工作电源。
按上述方法构成的本发明的一种示功图与动液面结合的抽油泵变频控制装置为，该装置包括RTU或智能监控设备，RTU或智能监控设备的通讯接口与液面监测仪、无线模块和变频器连接；RTU或智能监控设备的输入端与示功图采集单元和控制面板连接，控制面板经变频器和逻辑控制单元与抽油泵连接；RTU或智能监控设备的输出端与显示模块和逻辑控制单元连接。
前述装置中，所述示功图采集单元包括载荷传感器和角位移传感器，载荷传感器和角位移传感器分别与RTU或智能监控设备的输入端连接；所述逻辑控制单元包括继电器和交流接触器；继电器的线圈控制端与控制面板和RTU或智能监控设备的输出端连接，继电器的输出端与交流接触器的线圈控制端连接，交流接触器的输出端与抽油泵连接。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明将示功图与动液面相结合作为变频控制输入依据，有效地克服了单一检测参数带来的测量误差和误调节。因此，本发明不仅具有测量精度高、调节可靠性好、节能效果显著的优点，而且还具有结构简单、并能够实现手动、自动、远程等不同方式下的变频调节功能的优点。本发明特别适用于游梁式抽油泵变频节能控制系统。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明的一种示功图与动液面结合的抽油泵变频控制方法，如图1所示，该方法是将示功图采集单元的数据和液面监测仪的数据同时输入RTU或智能监控设备，RTU或智能监控设备根据示功图推算出的泵充满度结合液面监测仪获得的抽油泵沉没度，判断当前系统泵效数据的真实性，并将真实泵效数据作为变频调节的有效输入，从而决定变频器频率输出结果；以克服单一检测参数带来的测量误差，确保抽油泵系统达到最佳节能效果。示功图采集单元包括安装在驴头悬绳器处的载荷传感器和安装在抽油泵横梁支架处的角位移传感器；示功图采集单元通过载荷传感器将压力值转换成模拟量值；示功图采集单元通过角位移传感器捕捉驴头上下运动过程中横梁角度，并将该角度值转换成模拟量值；RTU或智能监控设备通过模拟量输入接口采集载荷传感器和角位移传感器模拟量值。液面监测仪安装在抽油泵套管上，通过气瓶充气或放气击发，捕捉井下节箍波和液面波，得到油井液面曲线及动液面深度值，液面监测仪与RTU或智能监控设备之间双向数据传输。RTU或智能监控设备结合驴头半径，将横梁角度变化值换算成悬绳器位移值，将载荷值和同步位移值组合形成地面示功图，利用地面示功图推算井下泵功图，得到抽油泵充满度。RTU或智能监控设备利用与液面监测仪数之间的双向数据传输获取液面曲线及动液面深度值，并与泵挂深度比较，获得抽油泵沉没度。抽油泵电机由变频器输出驱动，变频器输入为50Hz AC380V井场电；通过控制面板和RTU或智能监控设备控制变频器实现抽油泵电机的手动、自动、远程变频调节功能。变频器依照控制面板中手动调节电位器输出，或者通过RTU或智能监控设备变频调节命令，执行相应频率输出，达到调节抽油泵电机转速的目的。RTU或智能监控设备与显示模块和无线模块连接；通过显示模块显示最大载荷、冲次、冲程、动液面深度等采集结果；通过无线模块实现与上位机监控中心的远程数据通讯；通过电源模块将AC380V交流电源转换为直流电源，为系统提供工作电源。
按上述方法构成的本发明的一种示功图与动液面结合的抽油泵变频控制的装置，如图1所示，该装置包括RTU或智能监控设备，RTU或智能监控设备的输入端与示功图采集单元和控制面板连接，RTU或智能监控设备的通讯接口与液面监测仪、变频器和无线模块连接；RTU或智能监控设备的电源输入端与电源模块连接，RTU或智能监控设备的输出端与逻辑控制单元和显示模块连接；变频器经逻辑控制单元与抽油泵电机连接。示功图采集单元包括载荷传感器和角位移传感器，载荷传感器和角位移传感器分别与RTU或智能监控设备的输入端连接；所述控制面板与RTU或智能监控设备和变频器的输入端相连，控制面板并与RTU或智能监控设备的输出共同作为逻辑控制单元中继电器的输入，继电器的输出端作为交流接触器的线圈控制端；所述变频器输出端与交流接触器输入端连接，交流接触器输出端与抽油泵电机连接。
实施例
本例的装置结构示意图如图1所示，由示功图采集单元、液面监测仪、RTU或智能监控设备、变频器、控制面板、逻辑控制单元、显示模块、无线模块和电源模块等部分组成。
示功图采集单元由载荷传感器和角位移传感器构成，载荷传感器安装在驴头悬绳器处，将压力值转换成模拟量值。角位移传感器安装于抽油泵横梁支架处，捕捉驴头上下运动过程中横梁角度，并将该角度值转换成模拟量值。液面监测仪安装于抽油泵套管上，通过气瓶充气或放气击发，捕捉井下节箍波和液面波，得到油井液面曲线及动液面深度值。
RTU或智能监控设备具备智能运算功能。结合驴头半径，将横梁角度变化值换算成悬绳器位移值，将载荷值和同步位移值组合形成地面示功图，利用地面示功图推算井下泵功图，得到抽油泵充满度。RTU或智能监控设备利用数据通讯方式获取液面曲线及动液面深度值，通过与泵挂深度比较，得到抽油泵沉没度。将由示功图推算得到的泵充满度作为抽油泵沉没度是否合理的判断依据，两者结合确定当前系统真实泵效，以此作为变频调节的有效输入，从而决定变频器频率输出结果。RTU或智能监控设备具备的接口包括模拟量输入、数字量输入、继电器输出、RS232通讯和RS485通讯等。
继电器和交流接触器组成系统逻辑控制单元，该单元依据控制面板、RTU或智能监控设备执行相应逻辑动作，实现手动、自动、远程变频调节功能。变频器依照RTU或智能监控设备变频调节命令执行相应频率输出，达到冲次调节的目的。显示模块用于显示最大载荷、冲次、冲程、动液面深度等采集结果。无线模块用于与上位机监控中心实现远程数据通讯。电源模块为系统提供直流电源。
Claims (2)
1. 一种示功图与动液面结合的抽油泵变频控制方法，其特征在于：该方法是将示功图采集单元采集到的示功图数据和液面监测仪监测到的动液面数据同时输入RTU或智能监控设备，RTU或智能监控设备根据示功图推算出泵充满度，结合液面监测仪获得的抽油泵沉没度判断当前系统真实泵效，并将该泵效作为变频调节的有效输入，进而决定变频器频率输出结果从而克服单一检测参数带来的测量误差，使得抽油泵电机能够达到最佳的节能效果；示功图采集单元包括安装在驴头悬绳器处的载荷传感器和安装在抽油泵横梁支架处的角位移传感器；示功图采集单元通过载荷传感器将压力值转换成模拟量值；示功图采集单元通过角位移传感器捕捉驴头上下运动过程中横梁角度，并将该角度值转换成模拟量值；RTU或智能监控设备通过模拟量输入接口采集载荷传感器和角位移传感器模拟量值；液面监测仪安装在抽油泵套管上，通过气瓶充气或放气击发，捕捉井下节箍波和液面波，得到油井液面曲线及动液面深度值，液面监测仪与RTU或智能监控设备之间双向数据传输；RTU或智能监控设备结合驴头半径，将横梁角度变化值换算成悬绳器位移值，将载荷值和同步位移值组合形成地面示功图，利用地面示功图推算井下泵功图，得到抽油泵充满度；RTU或智能监控设备利用与液面监测仪数之间的双向数据传输获取液面曲线及动液面深度值，并与泵挂深度比较，获得抽油泵沉没度；抽油泵由变频器输出端供电，变频器输入端与50HzAC380V电源连接；通过控制面板和RTU或智能监控设备控制变频器实现抽油泵电机的手动、自动、远程变频调节功能；变频器依照控制面板中手动调节电位器输出，或者通过RTU或智能监控设备变频调节命令，执行相应频率输出，达到调节抽油泵电机转速的目的；RTU或智能监控设备与显示模块和无线模块连接；通过显示模块显示最大载荷、冲次、冲程、动液面深度的采集结果；通过无线模块实现与上位机监控中心的远程数据通讯； AC380V交流电源经电源模块转换为直流电源为系统提供工作电源。
2.一种按权利要求1方法构成的示功图与动液面结合的抽油泵变频控制装置，包括RTU或智能监控设备，其特征在于： 在RTU或智能监控设备的通讯接口上连接有液面监测仪、无线模块和变频器；在RTU或智能监控设备的输入端连接有示功图采集单元和控制面板，并且控制面板经变频器和逻辑控制单元与抽油泵连接；在RTU或智能监控设备的输出端连接有显示模块和逻辑控制单元；示功图采集单元包括载荷传感器和角位移传感器，载荷传感器和角位移传感器分别与RTU或智能监控设备的输入端连接；所述逻辑控制单元包括继电器和交流接触器；继电器的线圈控制端与控制面板和RTU或智能监控设备的输出端连接，继电器的输出端与交流接触器的线圈控制端连接，交流接触器的输出端与抽油泵连接。
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