CN110275108A - 直线电机检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直线电机检测系统及方法，属于石油开发领域。该系统包括：位于井下的拉压力传感器，以及位于井上的测试单元、数据采集单元、电控单元、电源、位移传感器、加载单元。位移传感器、加载单元、拉压力传感器自上而下顺次连接，拉压力传感器的下端与直线电机中的动子连接，直线电机中的定子通过油管固定在井口的下端。加载单元固定在井口上，用于调节直线电机的井下载荷。数据采集单元用于采集位移传感器、拉压力传感器获取的数据，并将数据传递至测试单元。测试单元用于根据数据测试出直线电机在井下的性能参数。本发明可以保证直线电机在后续的电动潜油柱塞泵举升作业中始终处于井筒内的最佳工作点。

Description

直线电机检测系统及方法

技术领域

本发明涉及石油开发领域，特别涉及一种直线电机检测系统及方法。

背景技术

电动潜油柱塞泵举升作业是利用直线电机驱动柱塞泵进行原油举升的一种采油作业方式。该直线电机内设置有定子和动子，为了保证下入井筒内的直线电机的动子位移、举升力等各项性能参数符合井下工作要求，同时便于寻找直线电机在井筒内的最佳工作点(即直线电机在井筒内各项性能参数最佳的位置)，有必要对井筒内直线电机的各项性能参数进行检测，而目前并没有在井筒内对直线电机进行性能参数检测的系统。

发明内容

本发明实施例提供了一种直线电机检测系统，可解决上述技术问题。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种直线电机检测系统，所述系统包括：位于井下的拉压力传感器，以及位于井上的测试单元、数据采集单元、电控单元、电源、位移传感器、加载单元、第一振动传感器、第二振动传感器；

所述电源与所述位移传感器、所述拉压力传感器电连接；

所述位移传感器、所述加载单元、所述拉压力传感器自上而下顺次连接；

所述拉压力传感器的下端与直线电机中的动子连接，所述直线电机中的定子通过油管固定在井口的下端；

所述加载单元固定在所述井口上，用于调节所述直线电机的井下载荷；

所述数据采集单元用于采集所述位移传感器和所述拉压力传感器获取的数据，并将所述数据传递至所述测试单元；

所述测试单元用于根据所述数据测试出所述直线电机在所述井下的性能参数；

所述电控单元用于向所述数据采集单元和所述直线电机供电，并控制对所述直线电机供电时的电压。

所述第一振动传感器与所述直线电机定子的下端连接，所述第二振动传感器设置在所述拉压力传感器内，所述第一振动传感器、所述第二振动传感器均通过信号线与所述数据采集单元连接。

在一种可能的设计中，所述信号线上设置有防水航插。

在一种可能的设计中，所述直线电机定子的下端与所述第一振动传感器通过短节连接。

在一种可能的设计中，所述数据采集单元为动态数据采集器。

在一种可能的设计中，所述电控单元为电控箱。

在一种可能的设计中，所述电源为高精度直流电源。

在一种可能的设计中，所述加载单元为液压加载器。

第二方面，本发明实施例提供了利用上述系统对直线电机进行性能参数检测的方法，所述方法包括：

利用电控单元向数据采集单元和直线电机供电，并控制对所述直线电机供电时的电压，使所述电压满足所述直线电机运行所需要的电压；

驱动所述直线电机运行，并利用电源为位移传感器和拉压力传感器供电；

利用所述位移传感器获取所述直线电机动子的位移信号，利用所述拉压力传感器获取所述直线电机动子的举升力信号，利用第一振动传感器获取所述直线电机动子的振动信号，利用第二振动传感器获取所述直线电机定子的振动信号；

通过所述数据采集单元采集所述位移传感器、所述拉压力传感器、所述第一振动传感器、所述第二振动传感器所述获取到的信号，并将所述信号传递给测试单元，利用所述测试单元测试出所述动子的位移、所述动子所受的举升力、所述动子的振动参数、所述定子的振动参数；

使用加载单元不断调整所述直线电机的井下载荷，通过所述测试单元测试出所述直线电机在多组不同载荷下的性能参数。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的直线电机检测系统，通过设置电控单元，可以控制对直线电机供电时的电压，保证直线电机在井下能够顺利运行。通过设置数据采集单元，实现了对位移传感器和拉压力传感器上数据的采集，并将采集到的数据传递给测试单元，通过测试单元测试出直线电机在井筒内的性能参数，确保下入井筒内的直线电机的各项性能参数符合井下工作要求。通过设置加载单元，可以不断对直线电机的井下载荷进行调节，使测试单元测试出直线电机在不同参数下的多组性能参数，保证直线电机在后续的电动潜油柱塞泵举升作业中始终处于井筒内的最佳工作点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的直线电机检测系统的结构示意图。

附图标记分别表示：

1 拉压力传感器，

2 测试单元，

3 数据采集单元，

4 电控单元，

5 电源，

6 位移传感器，

7 加载单元，

8 直线电机，

9 第一振动传感器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

需要说明的是，直线电机8中设置有定子和动子，在直线电机8运行过程中，直线电机8的定子不动，动子受举升力不断上下运动。此外，下述“井下”指的是：井筒内；而“井上”指的是：井筒以上，即地面。

第一方面，本发明实施例提供了一种直线电机检测系统，如附图1所示，该系统包括：位于井下的拉压力传感器1，以及位于井上的测试单元2、数据采集单元3、电控单元4、电源5、位移传感器6、加载单元7。其中，电源5与位移传感器6、拉压力传感器1电连接。位移传感器6、加载单元7、拉压力传感器1自上而下顺次连接，拉压力传感器1的下端与直线电机8中的动子连接，直线电机8中的定子通过油管固定在井口的下端。加载单元7固定在井口上，用于调节直线电机8的井下载荷。数据采集单元3用于采集位移传感器6和拉压力传感器1获取的数据，并将数据传递至测试单元2。测试单元2用于根据数据测试出直线电机8在井下的性能参数。电控单元4用于向数据采集单元3和直线电机8供电，并控制对直线电机8供电时的电压。第一振动传感器9与直线电机8定子的下端连接，第二振动传感器设置在拉压力传感器1内，第一振动传感器9、第二振动传感器均通过信号线与数据采集单元3连接。

本发明实施例提供的直线电机检测系统的工作原理如下所述：

利用电控单元4向数据采集单元3和直线电机8供电，并控制对直线电机8供电时的电压，使该供电电压满足直线电机8运行所需要的电压，驱动直线电机8运行。同时，利用电源5为位移传感器6和拉压力传感器1供电。

使用测试单元2开始测试，利用位移传感器6获取直线电机8动子的位移信号，利用拉压力传感器1获取直线电机8动子的举升力信号，利用第一振动传感器9获取直线电机8动子的振动信号，利用第二振动传感器获取直线电机8定子的振动信号，并通过数据采集单元3采集位移传感器6和拉压力传感器1获取到的数据(即动子的位移信号和动子的举升力信号)，将该数据传递给测试单元2。此时，测试单元2根据该数据即可测试出直线电机8在井筒内的性能参数，此处也可理解为：将数据采集单元3采集到的动子的位移信号和动子的举升力信号在测试单元2上显示出来(上述性能参数指的是：动子的位移和动子所受的举升力)。

在上述测试过程中，使用加载单元7不断调整直线电机8的井下载荷，通过测试单元2测试出直线电机8在多组不同载荷下的性能参数，保证直线电机8在上述多组性能参数下能够达到入井使用要求。并且，根据上述多组性能参数可以确定直线电机8在井筒内的最佳工作点。可以理解的是，直线电机8在不同载荷下，对应的各项性能参数以及在井筒内的位置均是不同的。因此，通过不断调整直线电机8在井下的载荷，可以获取直线电机8在不同性能参数下所对应的井筒内的最佳工作位置。也就是说，在后续作业中，根据直线电机8性能参数的不同，可以将其下放至井筒内的不同位置进行工作。

本发明实施例提供的直线电机检测系统，通过设置电控单元4，可以控制对直线电机8供电时的电压，保证直线电机8在井下能够顺利运行。通过设置数据采集单元3，实现了对位移传感器6和拉压力传感器1上数据的采集，并将采集到的数据传递给测试单元2，通过测试单元2测试出直线电机8在井筒内的性能参数，确保下入井筒内的直线电机8的各项性能参数符合井下工作要求。通过设置加载单元7，可以不断对直线电机8的井下载荷进行调节，使测试单元2测试出直线电机8在不同参数下的多组性能参数，保证直线电机8在后续的电动潜油柱塞泵举升作业中始终处于井筒内的最佳工作点。通过设置第一振动传感器9、第二振动传感器，可以避免直线电机8在井筒内振动过大，从而导致后续电动潜油柱塞泵举升作业无法顺利进行。

其中，拉压力传感器1为本领域所常见的，本领域技术人员通过市购即可获得，举例来说，其可以为北京中航科仪测控技术有限公司生产并销售的型号为CKY-1S的拉压力传感器。

拉压力传感器1的内部设置有腔体，该第二振动传感器则位于该腔体内。由于该拉压力传感器1与直线电机8中的动子连接，因此，通过如上设置，可以同时完成对动子振动性能参数和定子振动性能参数的测试(测试方式与上述动子位移、举升力的测试方式相同)，进一步保证了后续电动潜油柱塞泵举升作业的顺利进行。

进一步地，为了保证上述信号线的插头部分具有较好地防水性能，可以在该信号线上设置有防水航插。

为了保证直线电机8的定子与第一振动传感器9顺利连接，可以将直线电机8定子的下端与第一振动传感器9通过短节连接。通过如此设置，可以保证直线电机8与第一振动传感器9连接紧固，同时便于拆卸，当需要更换其中某一部件时十分方便。

为了便于完成对不同载荷的直线电机8的性能参数测试，可以将数据采集单元3设置为动态数据采集器。

其中，动态数据采集器为本领域所常见的，本领域技术人员通过市购即可获得，举例来说，其可以为西安方元明科技发展有限公司生产并销售的型号为FYC9008的动态数据采集器。

为了使电控单元4既可以向数据采集单元3和直线电机8供电，又能够控制对直线电机8的供电电压，可以将电控单元4设置为电控箱。

其中，电控箱为本领域所常见的，本领域技术人员通过市购即可获得，举例来说，其可以为弘泱科技源头厂家生产并销售的电控箱。

为了保证电源5具有较高地稳定性和可靠性，可以将电源5设置为高精度直流电源。

其中，高精度直流电源为本领域所常见的，本领域技术人员通过市购即可获得，举例来说，其可以为深圳市兆信源电子科技有限公司生产并销售的高精度直流电源。

并且，电源5的数量可以为3个，分别为拉压力传感器1、位移传感器6、第一振动传感器9、第二振动传感器供电，其中1个电源可同时为拉压力传感器1和第二振动传感器供电。

为了便于调节直线电机8的井下载荷，可以将加载单元7设置为液压加载器。

其中，液压加载器为本领域所常见的，具体可参考专利文献：液压加载器(申请号：CN200820014760.8)，或者参考文献：叶片式液压加载器(申请号：CN92206737.6)等。

第二方面，本发明实施例提供了利用上述系统对直线电机进行性能参数检测的方法，该方法包括：

利用电控单元4向数据采集单元3和直线电机8供电，并控制对直线电机8供电时的电压，使电压满足直线电机8运行所需要的电压。

驱动直线电机8运行，并利用电源5为位移传感器6和拉压力传感器1供电。

利用位移传感器6获取直线电机8动子的位移信号，利用拉压力传感器1获取直线电机8动子的举升力信号，利用第一振动传感器9获取直线电机8动子的振动信号，利用第二振动传感器获取直线电机8定子的振动信号；

通过数据采集单元3采集位移传感器6、拉压力传感器1、第一振动传感器9、第二振动传感器获取到的信号，并将信号传递给测试单元2，利用测试单元2测试出动子的位移、动子所受的举升力、动子的振动参数、定子的振动参数；

使用加载单元7不断调整直线电机8的井下载荷，通过测试单元2测试出直线电机8在多组不同载荷下的性能参数。

利用本发明提供的方法，通过使用电控单元4，可以控制对直线电机8供电时的电压，保证直线电机8在井下能够顺利运行。通过使用数据采集单元3，实现了对位移传感器6和拉压力传感器1上数据的采集，并将采集到的数据传递给测试单元2，通过测试单元2可以测试出直线电机8在井筒内的性能参数，确保下入井筒内的直线电机8的各项性能参数符合井下工作要求。通过使用加载单元7，可以不断对直线电机8的井下载荷进行调节，使测试单元2测试出直线电机8在不同参数下的多组性能参数，保证直线电机8在后续的电动潜油柱塞泵举升作业中始终处于井筒内的最佳工作点。通过使用第一振动传感器9、第二振动传感器，可以避免直线电机8在井筒内振动过大，从而导致后续电动潜油柱塞泵举升作业无法顺利进行。

其中，测试单元2可以为计算机，应用时，可以通过该计算机内的分析软件进行上述各项性能参数测试。下面以测试单元2为计算机、数据采集单元3为动态数据采集器、电控单元4为电控箱、电源5为高精度直流电源、加载单元7为液压加载器为例，对本发明实施例提供的直线电机检测系统进行进一步说明。

应用时，打开电源5的开关，使其为拉压力传感器1、位移传感器6、第一振动传感器9、第二振动传感器供电。同时，将电控单元4内的电源打开，使其为数据采集单元3和直线电机8供电，并将其供电电压调节成直线电机8运行所需要的电压。

启动测试单元2开始测试，通过加载单元7将直线电机8的井下载荷调整至预设值，并顺次点击测试单元2上的“电参数及运行测试”、“举升力及位移测试”、“三维振动测试”按钮。

在点击测试单元2上的“电参数及运行测试”按钮时，选择功率、电流、电机负载率、举升力、动子位移、电机效率的曲线选项；

在点击测试单元2上的“举升力及位移测试”按钮时，选择功率、电流、动子速度、举升力、动子位移、动子Z轴振动的曲线选项；

在点击测试单元2上的“三维振动测试”按钮时，选择动子X轴振动、动子Y轴振动、动子Z轴振动、定子X轴振动、定子Y轴振动、定子Z轴振动的曲线选项(该X轴、Y轴、Z轴可以理解为空间坐标中的X轴、Y轴、Z轴)；

随后，点击测试单元2上的“测试报告”按钮，即可在测试单元2上自动生成测试报告。点击测试单元2上的“历史数据”按钮，即可查看之前测试出的数据和曲线。

重复上述步骤即可获取，利用加载单元7不断改变直线电机8的井下载荷，即可获取直线电机8在不同载荷下的运行数据参数。

随后，点击测试单元2上的“退出”按钮，关闭测试单元2即可。

综上，本发明提供的直线电机检测系统可以精准地获取直线电机8在井筒内的各种电机参数、其动子的位移和所受的实时举升力、以及动子和定子在X、Y、Z三个方向的振动数据，有效避免了由于举升力不足或振动过大而导致的直线电机8无法正常工作的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种直线电机检测系统，其特征在于，所述系统包括：位于井下的拉压力传感器(1)，以及位于井上的测试单元(2)、数据采集单元(3)、电控单元(4)、电源(5)、位移传感器(6)、加载单元(7)、第一振动传感器(9)、第二振动传感器；

所述电源(5)与所述位移传感器(6)、所述拉压力传感器(1)电连接；

所述位移传感器(6)、所述加载单元(7)、所述拉压力传感器(1)自上而下顺次连接；

所述拉压力传感器(1)的下端与直线电机(8)中的动子连接，所述直线电机(8)中的定子通过油管固定在井口的下端；

所述加载单元(7)固定在所述井口上，用于调节所述直线电机(8)的井下载荷；

所述数据采集单元(3)用于采集所述位移传感器(6)和所述拉压力传感器(1)获取的数据，并将所述数据传递至所述测试单元(2)；

所述测试单元(2)用于根据所述数据测试出所述直线电机(8)在所述井下的性能参数；

所述电控单元(4)用于向所述数据采集单元(3)和所述直线电机(8)供电，并控制对所述直线电机(8)供电时的电压。

所述第一振动传感器(9)与所述直线电机(8)定子的下端连接，所述第二振动传感器设置在所述拉压力传感器(1)内，所述第一振动传感器(9)、所述第二振动传感器均通过信号线与所述数据采集单元(3)连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号线上设置有防水航插。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述直线电机(8)定子的下端与所述第一振动传感器(9)通过短节连接。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集单元(3)为动态数据采集器。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电控单元(4)为电控箱。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电源(5)为高精度直流电源。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加载单元(7)为液压加载器。

8.利用权利要求1-7任一项所述的系统对直线电机进行性能参数检测的方法，其特征在于，所述方法包括：

利用电控单元(4)向数据采集单元(3)和直线电机(8)供电，并控制对所述直线电机(8)供电时的电压，使所述电压满足所述直线电机(8)运行所需要的电压；

驱动所述直线电机(8)运行，并利用电源(5)为位移传感器(6)和拉压力传感器(1)供电；

利用所述位移传感器(6)获取所述直线电机(8)动子的位移信号，利用所述拉压力传感器(1)获取所述直线电机(8)动子的举升力信号，利用第一振动传感器(9)获取所述直线电机(8)动子的振动信号，利用第二振动传感器获取所述直线电机(8)定子的振动信号；

通过所述数据采集单元(3)采集所述位移传感器(6)、所述拉压力传感器(1)、所述第一振动传感器(9)、所述第二振动传感器所述获取到的信号，并将所述信号传递给测试单元(2)，利用所述测试单元(2)测试出所述动子的位移、所述动子所受的举升力、所述动子的振动参数、所述定子的振动参数；

使用加载单元(7)不断调整所述直线电机(8)的井下载荷，通过所述测试单元(2)测试出所述直线电机(8)在多组不同载荷下的性能参数。