CN108691756A - 抽油机自动调平衡系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抽油机自动调平衡系统及方法，功率检测模块，功率检测模块电连接于抽油机，功率检测模块检测抽油机运行中上冲程电功率及下冲程电功率，并将上冲程电功率及下冲程电功率发送至平衡度计算模块；平衡度计算模块，平衡度计算模块接收上冲程电功率及下冲程电功率，计算抽油机的平衡度；调节模块，调节模块基于平衡度，调节抽油机的平衡度。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发技术领域，具体地，涉及一种抽油机自动调平衡系统及方法。
背景技术
目前，游梁式抽油机调平衡多种多样，过去多数采用人工增减平衡重量，为了减少劳动强度和调节的复杂性，如今有的在横梁或摆臂上安装了一些机械调节装置，例如数字化抽油机，这些机械装置有的采用液压千斤顶装置，有的通过连杆带动平衡块往复运动，有的通过丝杠传动来移动平衡块达到抽油机平衡调节的目的。这些调整系统虽然降低了劳动强度，提高了效率，但是，抽油机平衡调节均由人工操作，且调节过程的劳动量比较繁重，并且机械部件过于复杂，集成度不高，不能实现自动化控制。
游梁式抽油机的平衡诊断与调节一般采用电流法，现场技术人员一般用钳形电流表查看上下冲程中的峰值电流，从而计算出油井的平衡度，据此平衡度再来调节曲柄使抽油机达到平衡，据大量文献和实际试验检测，电流法测量平衡，其准确性不够。测量油井的平衡性最准确的方法是扭矩法，该方法需要在曲柄上安装扭矩传感器，实际施工非常困难，因此该方法的工程实用性又不够。
因此有必要研发一种能够减少人工操作、自动检测、自动调节平衡度的抽油机自动调平衡系统及方法。
发明内容
本发明提出了一种抽油机自动调平衡系统，通过该系统自动调节抽油机平衡度，达到了提高机抽系统效率、节能节电、延长抽油机寿命的目的，同时节省了抽油机平衡调整的劳动强度，提高了工作效率。
为了实现上述目的，根据本发明的一方面提出了抽油机自动调平衡系统，包括：
功率检测模块，所述功率检测模块电连接于所述抽油机，所述功率检测模块检测所述抽油机运行中上冲程电功率及下冲程电功率，并将所述上冲程电功率及下冲程电功率发送至平衡度计算模块；
平衡度计算模块，所述平衡度计算模块接收所述上冲程电功率及下冲程电功率，计算所述抽油机的平衡度；
调节模块，所述调节模块基于所述平衡度，调节抽油机的平衡度。
优选地，所述调节模块包括：自动控制单元和平衡调节单元，所述自动控制单元接收所述平衡度，并将所述平衡度发送至平衡调节单元，所述平衡调节单元调节抽油机的平衡度。
优选地，还包括：平衡箱，所述平衡箱设置于所述抽油机的游梁上，所述调节模块通过所述平衡箱调节抽油机平衡度。
优选地，所述平衡箱包括：轨道、平衡配重箱及调节电机，所述轨道设置于所述抽油机的游梁上，所述平衡配重箱滑设于所述轨道，所述调节电机能够带动所述平衡配重箱在所述轨道上移动，所述调节电机基于所述平衡度控制所述调节电机的转速及转动方向。
优选地，所述轨道为齿轮轨道，所述平衡配重箱包括位移齿轮，所述位移齿轮与所述齿轮轨道相配合，所述调节电机能够带动所述位移齿轮转动。
优选地，所述平衡配重箱内部设置有多个配重平衡块。
本发明的有益效果在于：通过功率检测模块实现抽油机运行中上冲程电功率及下冲程电功率的自动检测，通过平衡度计算模块进行平衡度计算，通过调节模块调节抽油机的平衡度并自动控制系统循环形成抽油机平衡的实时闭环自动调整，达到了提高机抽系统效率、节能节电、延长抽油机寿命的目的，同时节省了抽油机平衡调整的劳动强度，提高了工作效率。
根据本发明的一方面，提出一种抽油机自动调平衡方法，包括：
对生产运行的抽油机进行检测，获取抽油机的上冲程电功率及下冲程电功率；
基于所述上冲程电功率及所述下冲程电功率，获取平衡度；
基于平衡度调节平衡箱位置，进而调节抽油机的平衡度。
优选地，获取平衡度包括：基于所述上冲程电功率及所述下冲程电功率，将所述上冲程电功率及所述下冲程电功率中的较大值作为分母进行比值计算，获取平衡度。
优选地，基于平衡度调节平衡箱位置包括：基于平衡度计算平衡箱所需移动方向及移动距离。
本发明的装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的抽油机自动调平衡系统的实时闭环自动调平衡方法示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
根据该实施方式的一种抽油机自动调平衡系统，包括：
功率检测模块，功率检测模块电连接于抽油机，功率检测模块检测抽油机运行中上冲程电功率及下冲程电功率，并将上冲程电功率及下冲程电功率发送至平衡度计算模块；
平衡度计算模块，平衡度计算模块接收上冲程电功率及下冲程电功率，计算抽油机的平衡度；
调节模块，调节模块基于平衡度，调节抽油机平衡。
具体地，本发明通过功率检测模块实现抽油机运行中上冲程电功率及下冲程电功率的自动检测，通过平衡度计算模块进行平衡度计算，通过调节模块调节抽油机的平衡度并自动控制系统循环形成抽油机平衡的实时闭环自动调整，达到了提高机抽系统效率、节能节电、延长抽油机寿命的目的，同时节省了抽油机平衡调整的劳动强度，提高了工作效率。
具体地，功率检测模块检测抽油机运行中上冲程电功率及下冲程电功率得到P上、P下，并以较大值为分母，得到平衡度，即P上/P下或者P下/P上，比值越大抽油机平衡程度越好。
首先，功率检测模块包括电流测试电路及电压测试电路，分别测得抽油机运行中上、下冲程的电压和电流，然后，经过计算获得上、下冲程的电功率。
在一个示例中，调节模块包括：自动控制单元和平衡调节单元，自动控制单元接收平衡度，并将平衡度发送至平衡调节单元，平衡调节单元调节抽油机平衡。
在一个示例中，还包括：平衡箱，平衡箱设置于抽油机的游梁上，调节模块通过平衡箱调节抽油机平衡度。
在一个示例中，平衡箱包括：轨道、平衡配重箱及调节电机，轨道设置于抽油机的游梁上，平衡配重箱滑设于轨道，调节电机能够带动平衡配重箱在轨道上移动，调节电机基于平衡度控制调节电机的转速及转动方向。
在一个示例中，轨道为齿轮轨道，平衡配重箱包括位移齿轮，位移齿轮与齿轮轨道相配合，调节电机能够带动位移齿轮转动。
更优选地，调节电机为具有正反转特性的调节电机。
在一个示例中，平衡配重箱内部设置有多个配重平衡块。多个配重平衡块的设置
具体地，调节模块基于平衡度，调节抽油机平衡，平衡调节单元是抽油机游梁上的带轨道的可移动式机械装置，包括齿轮轨道、可以在齿轮轨道上移动的平衡配重箱体，平衡配重箱体内有正反转特性的调节电机和多个可增减的配重平衡块，主要功能是接收自动控制单元的指令，启动正反转电机，使得平衡配重箱体前后移动，从而调整抽油机的平衡度，平衡配重箱体移动到一定位置，抽油机的平衡度变化通过电参数的变化被功率检测模块检测到，如此形成一个闭环，循环往复直到平衡度到达要求为止。实现了游梁式抽油机平衡的实时闭环自动调整，达到抽油机实时自动平衡调整目的。
根据该实施方式的一种抽油机自动调平衡方法，包括：
对生产运行的抽油机进行检测，获取抽油机的上冲程电功率及下冲程电功率；
基于上冲程电功率及下冲程电功率，获取平衡度；
基于平衡度调节平衡箱位置，进而调节抽油机平衡。
在一个示例中，获取平衡度包括：基于上冲程电功率及下冲程电功率，将上冲程电功率及下冲程电功率中的较大值作为分母进行比值计算，获取平衡度。
在一个示例中，基于平衡度调节平衡箱位置包括：基于平衡度计算平衡箱所需移动方向及移动距离。
具体地，通过功率检测模块获得抽油机运行过程中上下冲程的电功率，并通过有线或无线方式把数据传送至平衡度计算模块。动态接收功率检测模块发送来的数据，利用功率法通过抽油机平衡度软件计算模块，动态计算抽油机平衡程度，平衡度＝P上/P下(P上为抽油机上下冲程的较大功率，P下为抽油机上下冲程的较小功率)，同时计算出平衡箱调节系统中平衡快需要滑动的方向和距离。调节模块接收到平衡度计算模块的指令，通过电缆启动抽油机调节模块上具有正反转特性电机，推动平衡箱滑动至计算的距离，并自动锁死，完成一个闭环平衡度调整。
实施例：
图1示出了根据本发明的一个实施例的抽油机自动调平衡系统的实时闭环自动调平衡方法示意图。
如图1所示，该抽油机自动调平衡系统，包括：
功率检测模块，功率检测模块电连接于抽油机，功率检测模块检测抽油机运行中上冲程电功率及下冲程电功率，并将上冲程电功率及下冲程电功率发送至平衡度计算模块；
平衡度计算模块，平衡度计算模块接收上冲程电功率及下冲程电功率，计算抽油机的平衡度；
调节模块，调节模块基于平衡度，调节抽油机的平衡度。
其中，调节模块包括：自动控制单元和平衡调节单元，自动控制单元接收平衡度，并将平衡度发送至平衡调节单元，平衡调节单元调节抽油机的平衡度。
其中，还包括：平衡箱，平衡箱设置于抽油机的游梁上，调节模块通过平衡箱调节抽油机平衡度。
其中，平衡箱包括：轨道、平衡配重箱及调节电机，齿轮轨道设置于抽油机的游梁上，平衡配重箱滑设于轨道，调节电机能够带动平衡配重箱在轨道上移动，调节电机基于平衡度控制调节电机的转速及转动方向。
具体地，在游梁上安装3m齿轮轨道，调节平衡的平衡配重箱可以在轨道上移动，平衡配重箱的移动依靠安装在游梁上的具有正、反转特性的调节电机控制；功率检测模块根据实时获取的上下冲程电功率计算抽油机的平衡度，实时优化计算找出平衡度和平衡重需要移动的距离；调节模块启动调节电机，带动平衡配重箱在齿轮轨道上移动，达到平衡移动距离后，锁紧机构把平衡配重箱重新固定在游梁上。这种平衡度计算-调节-控制-固定的闭环循环过程，可以最小15min进行一次(循环时间可以自己设定)，通过这种方式形成的抽油机平衡实时循环调整控制技术，实现了抽油机平衡的实时、自动、循环调节，调节稳定性好
其中，还包括：平衡箱，平衡箱设置于抽油机的游梁上，调节模块通过平衡箱调节抽油机平衡度。
其中，平衡箱包括：轨道、平衡配重箱及调节电机，齿轮轨道设置于抽油机的游梁上，平衡配重箱滑设于轨道，调节电机能够带动平衡配重箱在轨道上移动，调节电机基于平衡度控制调节电机的转速及转动方向。
其中，轨道为齿轮轨道，平衡配重箱包括位移齿轮，位移齿轮与齿轮轨道相配合，调节电机能够带动位移齿轮转动。
其中，平衡配重箱内部设置有多个配重平衡块。
选取油春光油田排8-平32X进行抽油机自动调平衡系统安装，抽油机型号CYJ8-3-37HY，安装前该井上冲程功率12.54kW，下冲程功率7.96kW，平衡度为0.63％，油井系统效率仅为11.42％，油井系统效率是抽油机的有效功率与输入功率的比值，抽油井的有效功率是指将井内液体举升到地面所需要的功率，抽油机的输入功率是指采油设备的电动机总的消耗功率，抽油机的输入功率由现场测试取得。不平衡不理想状况。经过抽油机自动调平衡系统运行自动调整后，上冲程功率7.35kW，下冲程功率7.03kW，平衡度为96％，系统效率提高到16.87％，属于理想平衡状态，节能效果明显。
具体地，平衡箱技术参数：设备重量总重：400KG，配重300KG；设备长度：3m；调节距离：2.8m；工作电压：380VAC；环境温度监测范围：-50℃～75℃；防护级别：IP66；防爆标识：ExmⅡT3。
该抽油机自动调平衡系统将抽油机的可以将平衡率调整到85％～100％的范围内，平均综合节电率可以达到9％以上。
智能化，控制电路自动采集参数计算，得到抽油机电功率，系统自动判断抽油机的平衡状况，得出进行平衡调节的调节方案，并自动控制调节模块进行平衡调节，数据采集、平衡诊断、平衡调节等整个过程均由系统自动完成，实现了抽油机平衡自动化闭环实时调节，还可以实现远程调控，实现了节能降耗。装置在系统异常和抽油机达到平衡后无需调节时自动断开控制回路，使电机断电锁死，达到安全保护的目的，装置实用性较强，运行过程安全可靠。
综上，通过本发明的抽油机自动调平衡系统及方法实现了抽油机平衡度的实时闭环自动调整，可以实现不停机动态调整抽油机平衡度，使抽油机自动调整处于优良的工作状态。达到了提高机抽系统效率、节能节电、延长抽油机寿命的目的，同时节省了抽油机平衡调整的劳动强度，提高了工作效率。
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的实施方式。
Claims (9)
1.一种抽油机自动调平衡系统，包括：
功率检测模块，所述功率检测模块电连接于所述抽油机，所述功率检测模块检测所述抽油机运行中上冲程电功率及下冲程电功率，并将所述上冲程电功率及下冲程电功率发送至平衡度计算模块；
平衡度计算模块，所述平衡度计算模块接收所述上冲程电功率及下冲程电功率，计算所述抽油机的平衡度；
调节模块，所述调节模块基于所述平衡度，调节抽油机平衡。
2.根据权利要求1所述的抽油机自动调平衡系统，其中，所述调节模块包括：自动控制单元和平衡调节单元，所述自动控制单元接收所述平衡度，并将所述平衡度发送至平衡调节单元，所述平衡调节单元调节抽油机的平衡度。
3.根据权利要求2所述的抽油机自动调平衡系统，其中，还包括：平衡箱，所述平衡箱设置于所述抽油机的游梁上，所述调节模块通过所述平衡箱调节抽油机平衡。
4.根据权利要求3所述的抽油机自动调平衡系统，其中，所述平衡箱包括：轨道、平衡配重箱及调节电机，所述轨道设置于所述抽油机的游梁上，所述平衡配重箱滑设于所述轨道，所述调节电机能够带动所述平衡配重箱在所述轨道上移动，所述调节电机基于所述平衡度控制所述调节电机的转速及转动方向。
5.根据权利要求4所述的抽油机自动调平衡系统，其中，所述轨道为齿轮轨道，所述平衡配重箱包括位移齿轮，所述位移齿轮与所述齿轮轨道相配合，所述调节电机能够带动所述位移齿轮转动。
6.根据权利要求4所述的抽油机自动调平衡系统，其中，所述平衡配重箱内部设置有多个配重平衡块。
7.一种抽油机自动调平衡方法，包括：
对生产运行的抽油机进行检测，获取抽油机的上冲程电功率及下冲程电功率；
基于所述上冲程电功率及所述下冲程电功率，获取平衡度；
基于平衡度调节平衡箱位置，进而调节抽油机平衡。
8.根据权利要求7所述的抽油机自动调平衡方法，其中，获取平衡度包括：基于所述上冲程电功率及所述下冲程电功率，将所述上冲程电功率及所述下冲程电功率中的较大值作为分母进行比值计算，获取平衡度。
9.根据权利要求7所述的抽油机自动调平衡方法，其中，基于平衡度调节平衡箱位置包括：基于平衡度计算平衡箱所需移动方向及移动距离。
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