CN111472723A - 泵效调整智能化抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种泵效调整智能化抽油机，设置在油井处可以根据工人设置的泵效牵引抽油泵进行抽油，其特征在于，包括：抽油动作装置；以及控制所述抽油动作装置动作的抽油控制装置。根据工人输入设定的泵效生成对应的基准示功图，与根据测量获取的当前电参数以及存储的固定电参数和传动参数生成的当前示功图进行比对。根据当前示功图相对于基准示功图的偏移生成相应的调整频率，并根据该调整频率调整驱动电机的电流频率从而控制抽油动作机构牵引抽油泵抽油的效率。

Description

泵效调整智能化抽油机

技术领域

本发明属于抽油机设备技术领域，具体涉及一种泵效调整智能化抽油机。

背景技术

常见的抽油机是油田广泛应用的传统抽油设备，通常由普通交流异步电动机直接拖动。其曲柄带以配重平衡块带动游梁，驱动油井下抽油泵做固定周期的上下往复运动，从而把油井下的油送到地面。

而油井下油层的情况非常复杂，有富油井、贫油井、稀油井、稠油井之分。另外就抽油机油泵本身而言，磨损后的活塞与衬套的间隙漏失等都是很难解决的问题，况且变化的地层因素如油中含砂、蜡、水、气等复杂情况也对每冲次抽出的油量有很大的影响。

随着生产力的发展和生产规模的不断增大，石油开采量不断增加，地下石油存储量不断减少。因为存储量不断减少导致抽油机单位产量能耗高，效率偏低等问题，因此，对抽油机进行控制，提高抽油机效率，降低开采成本是非常重要的。

目前，主流的可调速抽油机普遍使用变频器进行变频调速控制，可以根据工人设置的频率调节驱动电机的转速从而控制抽油机的抽油冲次。但是这种方式只能人工改变抽油机的冲次，增加了工人工作量，而且由于油井下的情况复杂多变，油田的工人无法对油井下的情况进行及时的掌握，也无法及时设置最优的控制频率以适应油井中的情况，从而使得抽油泵的平均效率低，单位产量耗电能多，不满足当前抽油井节能降耗的目的。

发明内容

为解决上述问题，提供一种泵效调整智能化抽油机，设置在油井处可以根据工人设置的泵效自动控制抽油机的冲次进行抽油，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种泵效调整智能化抽油机，其特征在于，包括：抽油动作装置；以及控制抽油动作装置动作的抽油控制装置，其中，抽油动作装置具有抽油传动机构、驱动电机以及原点检测机构，抽油传动机构与抽油泵连接，用于控制抽油泵进行活塞运动从而实现抽油，驱动电机与抽油传动机构连接，用于驱动抽油传动机构进行往复运动，抽油控制装置具有操作终端、变频器以及控制器，操作终端，具有画面存储部、显示部、操作侧通信部以及操作侧控制部，变频器与驱动电机电连接，具有测量部、变频部、变频侧通信部以及变频侧控制部，控制器与变频器以及操作终端通信连接，具有示功图存储部、参数存储部、基准示功图生成部、当前示功图生成获取部、偏移判断部、冲次获取部、控制侧通信部以及控制侧控制部，画面存储部中存储有输入显示画面，示功图存储部中存储有当抽油泵满泵效时的示功图作为满泵效示功图，参数存储部中存储有驱动电机的固定电参数和抽油传动机构的传动参数，输入显示画面具有泵效设定区域以及启动按钮，显示部显示输入显示画面让工人在泵效设定区域输入需要设置的泵效作为预定泵效，一旦工人按下启动按钮对预定泵效进行确认，操作侧控制部就控制操作侧通信部将预定泵效发送给控制器，基准示功图生成部基于预定泵效获得预定示功图饱满度并根据该预定示功图饱满度以及满泵效示功图生成对应的基准示功图，测量部用于测量并获取流经驱动电机的电流的当前的电流值、当前的电压值、当前的频率值以及当前的功率因数值作为当前电参数，变频器通信部将电参数发送给控制侧通信部，一旦控制侧通信部接收到当前电参数，当前示功图生成获取部就根据固定电参数、传动参数以及当前电参数计算获取当前状态下的示功图作为当前示功图，一旦获取当前示功图，控制侧控制部就控制偏移判断部将当前示功图与基准示功图进行比对，判断当前示功图与基准示功图是否存在偏移，容易判断存在偏移，控制侧控制部根据偏移生成调整频率并控制控制侧通信部将该调整频率作为调整信号发送给变频侧通信部，一旦变频侧通信部接收到调整信号，变频侧控制部就控制变频部根据调整信号对流经驱动电机的电流的频率进行调整，从而调整驱动电机的转动频率并实现对抽油动作装置抽油效率的调整。

发明作用与效果

根据本发明的泵效调整智能化抽油机，根据工人输入设定的泵效生成对应的基准示功图，与根据测量获取的当前电参数以及存储的固定电参数和传动参数生成的当前示功图进行比对。根据当前示功图相对于基准示功图的偏移生成相应的调整频率，并根据该调整频率调整驱动电机的电流频率从而控制抽油动作机构牵引抽油泵抽油的效率。工人可以根据油田的生产计划设置所需要的泵效，当计划生产的油量减少，工人在油井处通过设置对这一台抽油机的泵效控制这台抽油机的产油量。这大大提高了对油田生产的管理效率，便于油田实现大规模自动化的生产。通过变频器对流经驱动电机的电流的当前的电流值、当前的电压值、当前的功率因数以及当前的频率进行测量。根据这些当前电参数、驱动电机的固定电参数以及抽油传动机构的传动参数，计算获得抽油过程的当前示功图。由于对流经驱动电机的当前电参数的测量受温度、湿度等环境因素影响较小，提高了计算获得的当前示功图的精确度。进一步的提高了对抽油泵抽油动作的控制的精确度。

附图说明

图1是本发明实施例的泵效调整智能化抽油机的构成示意图；

图2是本发明实施例的抽油动作装置的结构示意图；

图3是本发明实施例的抽油控制装置的结构示意图；

图4是本发明实施例的变频器的结构示意图；

图5是本发明实施例的操作终端的结构示意图；

图6是本发明实施例的输入显示画面；

图7是本发明实施例的控制器的结构示意图；

图8是本发明实施例的当前示功图与基准示功图的比对示意图；

图9是本发明实施例的泵效调整智能化抽油机抽油过程的流程图；

图10是本发明实施例中抽油过程发生故障时故障处理和警报过程的流程图。

具体实施方式

以下结合附图以及实施来说明本发明的具体实施方式。

作为一种实施形态，本发明提供了一种泵效调整智能化抽油机，设置在油井处可以根据工人设置的泵效牵引抽油泵进行抽油，其特征在于，包括：抽油动作装置；以及控制抽油动作装置动作的抽油控制装置，其中，抽油动作装置具有抽油传动机构、驱动电机以及原点检测机构，抽油传动机构与抽油泵连接，用于控制抽油泵进行活塞运动从而实现抽油，驱动电机与抽油传动机构连接，用于驱动抽油传动机构进行往复运动，抽油控制装置具有操作终端、变频器以及控制器，操作终端，具有画面存储部、显示部、操作侧通信部以及操作侧控制部，变频器与驱动电机电连接，具有测量部、变频部、变频侧通信部以及变频侧控制部，控制器与变频器以及操作终端通信连接，具有示功图存储部、参数存储部、基准示功图生成部、当前示功图生成获取部、偏移判断部、冲次获取部、控制侧通信部以及控制侧控制部，画面存储部中存储有输入显示画面，示功图存储部中存储有当抽油泵满泵效时的示功图作为满泵效示功图，参数存储部中存储有驱动电机的固定电参数和抽油传动机构的传动参数，输入显示画面具有泵效设定区域以及启动按钮，显示部显示输入显示画面让工人在泵效设定区域输入需要设置的泵效作为预定泵效，一旦工人按下启动按钮对预定泵效进行确认，操作侧控制部就控制操作侧通信部将预定泵效发送给控制器，基准示功图生成部基于预定泵效获得预定示功图饱满度并根据该预定示功图饱满度以及满泵效示功图生成对应的基准示功图，测量部用于测量并获取流经驱动电机的电流的当前的电流值、当前的电压值、当前的频率值以及当前的功率因数值作为当前电参数，变频器通信部将电参数发送给控制侧通信部，一旦控制侧通信部接收到当前电参数，当前示功图生成获取部就根据固定电参数、传动参数以及当前电参数计算获取当前状态下的示功图作为当前示功图，一旦获取当前示功图，控制侧控制部就控制偏移判断部将当前示功图与基准示功图进行比对，判断当前示功图与基准示功图是否存在偏移，容易判断存在偏移，控制侧控制部根据偏移生成调整频率并控制控制侧通信部将该调整频率作为调整信号发送给变频侧通信部，一旦变频侧通信部接收到调整信号，变频侧控制部就控制变频部根据调整信号对流经驱动电机的电流的频率进行调整，从而调整驱动电机的转动频率并实现对抽油动作装置抽油效率的调整。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，抽油传动机构还具有曲柄支架、曲柄、游梁支架、游梁、驴头以及减速器，曲柄支架固定安装在地面上，用于安装有曲柄，曲柄可以围绕曲柄与曲柄支架的连接点进行圆周运动，游梁支架固定安装在地面上，用于安装游梁，游梁以游梁与游梁支架的连接点为支点进行往复运动，游梁与曲柄连接并随着曲柄的圆周运动进行往复运动，驴头固定安装在游梁上与游梁一起进行往复运动，减速器一端与驱动电机连接，另一端与曲柄连接，用于传递驱动电机的转矩并降低转速，传动参数包括减速器的传动比、曲柄的旋转半径、游梁的旋转半径以及驴头的垂直行程。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，抽油传动机构还具有曲柄支架、曲柄以及原点检测模块，控制器还具有冲次获取部，输入显示画面还具有冲次显示区域，曲柄支架固定安装在地面上，用于安装有曲柄，曲柄可以围绕曲柄与曲柄支架的连接点进行圆周运动，原点检测模块安装在曲柄支架上并与控制器通讯连接，用于在曲柄转动经过原点检测模块所在位置处时向控制器发送脉冲信号，冲次获取部根据接收到的脉冲信号以及接收到脉冲信号的时间进行计算从而获得每分钟抽油泵进行往复运动的次数作为当前冲次，控制侧通信部将当前冲次作为冲次信息发送给操作终端，一旦操作侧通信部接收到冲次信息，操作侧控制部就控制显示部在输入显示画面中的冲次显示区域显示当前冲次。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，示功图存储部中还存储有抽油的过程中发生严重故障时对应的多个严重故障示功图，并对应存储有相应的故障名称，控制器还具有故障判断部以及警报部，输入显示画面还具有故障显示区域，一旦当前示功图生成获取部获取当前示功图，控制侧控制部就控制故障判断部判断当前示功图与严重故障示功图中的任意一个是否相同，若判断为是，则控制侧控制部控制控制侧通信部发送一个严重故障信号给变频侧通信部，同时控制警报部发出警报，并控制控制侧通信部将与当前示功图相同的严重故障示功图对应的故障名称作为故障信息发送给操作终端，一旦变频侧通信部接收到严重故障信号，变频侧控制部就控制变频部对流经驱动电机的电流进行变频使得该电流的频率逐渐变为零，从而控制抽油动作装置停止工作，一旦操作侧通信部接收到故障信息，操作侧控制部就控制显示部在输入显示画面的故障显示区域显示相应的故障名称。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，示功图存储部中还存储有抽油的过程中发生轻微故障时对应的多个示功图作为轻微故障示功图，并对应存储有相应的故障名称，控制器还具有故障判断部，输入显示画面还具有故障显示区域，参数存储部中还存储有与各个轻微故障示功图相对应的控制频率，一旦当前示功图生成获取部获取当前示功图，控制侧控制部就控制故障判断部判断当前示功图与轻微故障示功图中的任意一个是否相同，若判断为是，则控制侧控制部控制侧通信部将该轻微故障示功图相对应控制频率作为轻微故障信息发送给变频侧通信部，同时控制控制侧通信部将与当前示功图相同的轻微故障示功图对应的故障名称作为故障信息发送给操作终端，一旦变频侧通信部接收到轻微故障信息，变频侧控制部就根据控制频率控制变频部对流经驱动电机的电流进行变频，一旦操作侧通信部接收到故障信息，操作侧控制部就控制显示部在输入显示画面的故障显示区域显示相应的故障名称。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，输入显示画面还具有示功图显示区域，一旦当前示功图生成获取部获取当前示功图，控制侧控制部就控制控制侧通信部将当前示功图作为示功图信息发送给操作终端，一旦操作侧通信部接收到示功图信息，操作侧控制部就控制显示部在输入显示画面的示功图显示区域显示当前示功图。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，控制器还具有实际泵效计算部，输入显示画面还具有实际泵效显示区域，实际泵效计算部计算当前示功图相对于满泵效示功图的偏移量，进一步根据该偏移量计算获得当前示功图的泵效作为实际泵效，一旦实际泵效计算部计算获得实际泵效，控制侧通信部就将实际泵效作为泵效信息发送给操作终端，一旦操作侧通信部接收到泵效信息，操作侧控制部就控制显示部在输入显示画面的所示实际泵效显示区域显示实际泵效。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，输入显示画面还具有停止按钮，一旦工人按下停止按钮，操作侧控制部就控制操作侧通信部向控制器发送一个停止信号，一旦控制侧通信部接收到停止信号，控制侧通信部就将该停止信号发送给变频器，一旦变频侧通信部接收到停止信号，变频侧控制部就控制变频部对流经驱动电机的电流进行变频使得该电流的频率逐渐变为零，从而控制抽油动作装置停止工作。

在上述实施形态中，还可以具有这样的特征，其中，固定电参数包括驱动电机的额定电压、额定频率、额定电流、极数、额定功率、额定转速。

<实施例>

本实施例提供一种的泵效调整智能化抽油机100，设置在油井处可以根据工人设置的泵效牵引抽油泵200进行抽油。

图1是本发明实施例的泵效调整智能化抽油机的构成示意图。

如图1所示，泵效调整智能化抽油机100包括抽油动作装置1以及抽油控制装置2。

抽油动作装置1一端与抽油控制装置2连接，另一端与抽油泵200连接。

图2是本发明实施例的抽油动作装置的结构示意图。

如图2所示，抽油动作装置1具有抽油传动机构11以及驱动电机12。

抽油传动机构11与抽油泵200连接，用于控制抽油泵200进行活塞运动从而实现抽油。

抽油传动机构11具有减速器111、曲柄支架112、曲柄113、游梁支架114、游梁115、驴头116以及原点检测模块117。

减速器111一端与驱动电机12连接，另一端与曲柄113连接，用于传递驱动电机12的转矩从而驱动曲柄113旋转并降低转速。

曲柄支架112固定安装在地面上。

曲柄113连接在曲柄支架112上可以围绕曲柄113与曲柄支架112的连接点进行圆周运动。

游梁支架114固定连接在地面上。

游梁115一端通过连杆与曲柄113连接，同时在靠近自身中间的位置处与游梁支架114连接，可以以游梁115与游梁支架114的连接点为支点随着曲柄113的圆周运动进行往复运动。

驴头116安装在游梁115与曲柄113连接的位置相反的一端，可以随游梁115一起进行往复运动。驴头116的一端通过牵引绳与抽油泵200连接(图中未示出)。

原点检测模块117安装在曲柄支架112上并与抽油控制装置2通信连接，每当曲柄113转动经过原点检测模块117所在位置处时，原点检测模块117就向抽油控制装置2发送一次脉冲信号。

驱动电机12与抽油传动机构11连接，用于驱动抽油传动机构11进行往复运动。

图3是本发明实施例的抽油控制装置的结构示意图。

如图3所示，抽油控制装置2具有变频器21、操作终端22以及控制器23，其中变频器21与驱动电机12电连接，控制器22与变频器21以及控制器22与操作终端23通信连接。

图4是本发明实施例的变频器的结构示意图。

如图4所示，变频器21具有测量部211、变频部212、变频侧通信部213以及变频侧控制部214。

测量部211用于测量并获取流经驱动电机12的电流的当前的电流值I、当前的电压值U、当前的频率值f以及当前的功率因数值

作为当前电参数。

变频部212用于对流经驱动电机12的电流的频率进行调整，从而调整驱动电机12的转动频率并进一步调整抽油动作装置1的抽油效率。

变频侧通信部213用于进行变频器21与控制器23之间的数据通信。

变频侧控制部214含有用于对变频器21的各个构成部件的工作进行控制的计算机程序。

图5是本发明实施例的操作终端的结构示意图。

如图5所示，操作终端22具有画面存储部221、显示部222、操作侧通信部223以及操作侧控制部224。

画面存储部221中存储有输入显示画面。

图6是本发明实施例的输入显示画面。

如图6所示，输入显示画面具有泵效设定区域2211、用于显示抽油动作装置1的实际冲次的冲次显示区域2212、用于在发生故障时显示相应的故障名称的故障显示区域2213、用于显示抽油泵实际的泵效的实际泵效显示区域2214、用于显示当前示功图的示功图显示区域2215、启动按钮2216以及停止按钮2217。

显示部222显示输入显示画面让工人在输入显示画面的泵效设定区域2211输入需要设置的泵效作为预定泵效。

一旦工人在输入需要设置的泵效后按下启动按钮2216对预定泵效进行确认，操作侧控制部224就控制操作侧通信部223将预定泵效发送给控制器23。

本实施例中，工人在输入显示画面中的泵效设定区域输入的泵效为75％。

本实施例中，工人按下启动按钮后，变频器21根据预先设置的初始频率对流经驱动电机12的电流的频率从零开始逐步增大到与初始频率相等。在抽油动作装置1完成一个冲次的抽油动作后，再根据控制器的控制对流经驱动电机12的电流的频率进行调整。

一旦工人按下停止按钮2217，操作侧控制部224就控制操作侧通信部223向控制器23发送一个停止信号，一旦控制器接收到该停止信号，就将该停止信号发送给变频器，一旦变频侧通信部接收到停止信号，变频侧控制部就控制变频部对流经驱动电机的电流进行变频使得该电流的频率逐渐变为零，从而控制抽油动作装置停止工作。

图7是本发明实施例的控制器的结构示意图。

如图7所示，控制器23具有示功图存储部231、参数存储部232、基准示功图生成部233、当前示功图生成获取部234、故障判断部235、偏移判断部236、冲次获取部237、实际泵效计算部238、警报部239、控制侧通信部240、以及控制侧控制部241。

示功图存储部231中存储有当抽油泵200满泵效时的示功图作为满泵效示功图、抽油的过程中发生严重故障时对应的多个严重故障示功图和对应的故障名称以及抽油的过程中发生轻微故障时对应的多个轻微故障示功图和相应的故障名称。

本实施例中，抽油泵200满泵效时的示功图即为抽油泵200的抽油效率为100％时的示功图。

本实施例中，严重故障示功图包括抽油泵200发生泄漏、抽油泵200严重磨损或断裂等若抽油动作装置1继续牵引抽油泵200继续动作会导致严重后果造成严重经济损失的示功图。

本实施例中，轻微故障示功图包括油井中气体过多、油井中含沙等若抽油动作装置1继续牵引抽油泵200继续动作不会导致严重后果的示功图。由于抽油机停机检查维修耗费的时间很长，一般需要两到三天，若轻微故障示功图相对应的故障发生时，控制抽油动作装置1停止抽油可能造成更大的经济损失。

参数存储部232中存储有抽油传动机构11的传动参数、驱动电机12的固定电参数以及与轻微故障示功图相对应的控制频率。

本实施例中，传动参数包括减速器111的传动比、游梁115的旋转半径、曲柄113的旋转半径以及驴头113的垂直行程。固定电参数包括驱动电机12的额定电压、额定频率、额定电流、极数、额定功率、额定转速、最高频率以及最低频率。

基准示功图生成部233基于预定泵效获得预定示功图饱满度并根据该预定示功图饱满度以及存储的满泵效示功图生成对应的基准示功图。

当前示功图生成获取部234根据参数存储部232中存储的固定电参数、传动参数以及变频器21的测量部211测量获得的当前电参数计算获取当前状态下的示功图作为当前示功图。

图8是本发明实施例的当前示功图与基准示功图的比对示意图。

如图8所示，本实施例中，基于工人设置的预定泵效75％生成的基准示功图如图中灰色实线所示。计算获得的当前示功图如图中黑色实现所示。从图中可以看出，基准示功图的AB段曲线与当前示功图的A′B′段的曲线并不重合，两者之间存在偏移。

本实施例中，满泵效示功图的与基准示功图的AB段曲线对应的曲线段的上端位于冲程为100％处，其整体图像形似平行四边形。根据预定泵效75％生成基准示功图时，如图中所示生成的基准示功图的S1段的冲程与S2段的冲程的比例即为75％。

本实施例中，根据当前电参数中的当前的电流值I、当前的电压值U以及当前的功率因数值

计算获得驱动电机12的有功功率P，计算公式为：

根据当前的频率值f计算获得驱动电机12的转矩T，计算公式为：

计算获得的转矩T即为示功图中的纵坐标的载荷。

在其他实施例中，由于影响载荷的因素还包括驱动电机12本身的参数以及抽油传动机构的效率，因此在计算载荷的过程中，还需要考虑固定电参数和传动参数的影响，计算过程更为复杂。

本实施例中，驱动电机12驱动减速器114以及与减速器114连接的曲柄转动时，曲柄旋转到的任意位置与连接在游梁上的驴头113牵引抽油泵往复移动的任意位置一一对应。根据测量部211获得的当前的电压值U、点前的功率因数值

当前的频率值f、传动比、曲柄的旋转半径、游梁的旋转半径以及驴头的垂直行程，设抽油泵200在最低点时冲程为0，计算获得当前状态下与载荷对应的抽油泵200的冲程。最后根据获得的载荷和冲程生成当前示功图。

一旦获取到当前示功图，控制侧控制部241就控制故障判断部235判断当前示功图与存储的严重故障示功图或轻微故障示功图中的任意一个是否相同。

若与严重故障示功图中的任意一个相同，则控制侧控制部241就控制控制侧通信部240发送一个严重故障信号给变频侧通信部213，同时控制警报部239发出警报，并控制控制侧通信部240将与当前示功图相同的严重故障示功图对应的故障名称作为故障信息发送给操作侧通信部223。

本实施例中，警报部239为一个红色警报灯，控制侧控制部241控制警报部239发出警报即为红色警报灯亮起。在其他实施例中警报部也可以是一个蜂鸣器，通过发出蜂鸣进行警报。

若与轻微故障示功图中的任意一个相同，则控制侧控制部241就控制控制侧通信部240将该轻微故障示功图相对应控制频率作为轻微故障信息发送给变频侧通信部213，同时控制控制侧通信部240将与当前示功图相同的严重故障示功图对应的故障名称作为故障信息发送给操作侧通信部223，

当变频侧通信部213接收到严重故障信号，变频侧控制部214就控制变频部212对流经驱动电机12的电流进行变频使得该电流的频率逐渐变为零，从而控制抽油动作装置1停止工作。

当变频侧通信部213接收到轻微故障信息，变频侧控制部214就根据对应的控制频率控制变频部212对流经驱动电机12的电流进行变频。

本实施例中，控制频率低于流过驱动电机的电流的当前的频率值，从而通过降低抽油动作装置1牵引抽油泵200的进行抽油的冲次，减少因为轻微故障可能造成的损失。

一旦操侧通信部223接收到故障信息，操作侧控制部224就控制显示部222在输入显示画面的故障显示区域2213显示对应的故障名称。

控制侧控制部241控制偏移判断部236将当前示功图与基准示功图进行比对，判断当前示功图相对于基准示功图是否存在偏移。若判断存在偏移，控制侧控制部241就根据偏移生成调整频率并控制控制侧通信部240将该调整频率作为调整信号发送给变频侧通信部213。

一旦变频侧通信部213接收到调整信号，变频侧控制部214就控制变频部212根据调整信号对流经驱动电机12的电流的频率进行调整，从而调整驱动电机12的转动频率并实现对抽油动作装置1抽油效率的调整。

冲次获取部237用于根据原点检测模块117发送的脉冲信号以及接收到脉冲信号的时间进行计算从而获得每分钟抽油泵进行往复运动的次数作为当前冲次。

本实施例中，原点检测模块117每发送一次脉冲信号，表示曲柄113完成一周旋转，也即抽油传动机构11完成一个冲次。每当控制侧通信部240接收到一次原点检测模块117发送的脉冲信号，控制侧控制部241就控制当前示功图生成获取部234就生成一张当前示功图。

在其他实施例中，原点检测模块117可以为距离传感器。距离传感器根据检测到的与曲柄113的距离向抽油控制侧通信部240发送检测信号。控制侧控制部241根据接收到的检测信号判断曲柄113是否完成一周的旋转，并在判断为是时控制当前示功图生成获取部234生成一张当前示功图。

一旦获取到当前示功图，控制侧控制部241就控制控制侧通信部240将当前示功图作为示功图信息发送给操作终端22的操作侧通信部223。一旦操作侧通信部接收到示功图信息，操作侧控制部224就控制显示部222在输入显示画面的示功图显示区域2214显示当前示功图。

如图6所示，在输入显示画面中的示功图显示区域2214显示的即为设定泵效为75％时的情况下的当前示功图。

实际泵效计算部238计算当前示功图相对于满泵效示功图的偏移量，进一步根据该偏移量计算获得当前示功图的泵效作为实际泵效。

本实施例中，当前示功图相对于满泵效示功图的偏移量即为如图8中A′B′段的曲线相对于满泵效示功图的平行四边形有的右侧边的偏移量。在其他实施例中，也可以通过计算S1段的冲程与S2段的冲程的比值计算获得与当前示功图相对应的泵效。

一旦获得实际泵效，控制侧控制部241就控制控制侧通信部240将实际泵效作为泵效信息发送给操作终端的操作侧通信部223。一旦操作侧通信部接收到泵效信息，操作侧控制部224就控制显示222在输入显示华民的实际泵效显示区域2214显示实际泵效。

图9是本发明实施例的泵效调整智能化抽油机抽油过程的流程图。

如图9所示，泵效调整智能化抽油机100的抽油的过程如下：

步骤S1，工人在输入显示画面的泵效设定区域2211输入需要设置的泵效作为预定泵效，然后点击启动按钮2216，然后进入步骤S2；

步骤S2，变频器21根据预先设置的初始频率对流经驱动电机12的电流的频率从零开始逐步增大到与初始频率相等，同时基准示功图生成部233根据预定泵效生成相对应的基准示功图，然后进入步骤S3；

步骤S3，变频器21的测量部211测量并获取流经驱动电机的电流的当前的电流值、当前的电压值、当前的频率值以及当前的功率因数值作为当前电参数，并由变频侧通信部213将当前电参数发送给控制侧通信部240，然后进入步骤S4；

步骤S4，每当控制侧通信部240接收到原点检测模块117发送的脉冲信号，当前示功图生成获取部234就根据控制侧通信部240接收到的当前电参数以及参数存储部232中存储的固定电参数以及传动参数进行计算从而获取当前示功图，然后进入步骤S5；

步骤S5，故障判断部235将获取的当前示功图与示功图存储部231中存储的多个严重故障示功图以及多个轻微故障示功图进行比对，判断当前示功图与任意一个严重故障示功图或轻微故障示功图是否相同，若判断为相同则进入故障警报过程然后进入结束状态，若判断为不同则进入步骤S6；

步骤S6，偏移判断部236判断获取的当前示功图相对于生成的基准示功图是否存在偏移，若判断为否则进入步骤S3，若判断为是则进入步骤S7；

步骤S7，控制侧控制部241根据偏移生成调整频率并控制控制侧通信部240将该调整频率作为调整信号发送给变频侧通信部213，然后进入步骤S8；

步骤S8，变频侧控制部214根据调整信号控制变频部212对流经驱动电机12的电流的频率进行调整，从而调整驱动电机12的转动频率并进一步调整抽油动作装置1的抽油效率，然后进入步骤S3；

步骤S9，进行故障处理和报警过程，然后进入结束状态。

图10是本发明实施例中抽油过程发生故障时故障处理和警报过程的流程图。

如图10所示，故障处理和警报过程如下：

步骤T1，若故障判断部235判断当前示功图与严重故障示功图相同则进入步骤T2，若故障判断部235判断当前示功图与轻微故障示功图相同则进入步骤T4；

步骤T2，控制侧控制部241控制警报部239发出警报，同时控制侧通信部240向变频侧通信部213发送一个严重故障信号，然后进入步骤T3；

步骤T3，变频侧控制部214控制变频部212对流经驱动电机12的电流进行变频使得该电流的频率逐渐变为零，从而控制抽油动作装置1停止工作，然后进入步骤T6；

步骤T4，控制侧控制部241控制侧通信部240将参数存储部中存储的与当前示功图相同的轻微故障示功图相对应的控制频率作为轻微故障信息发送给变频侧通信部，然后进入步骤T5；

步骤T5，变频侧控制部214就根据对应的控制频率控制变频部212对流经驱动电机12的电流进行变频，然后进入步骤T6；

步骤T6，控制侧控制部241控制控制侧通信部240将与严重故障示功图或轻微故障示功图相对应的故障名称作为故障信息发送给操作侧通信部223，然后进入步骤T7；

步骤T7，操作侧控制部224就控制显示部222在输入显示画面的故障显示区域2213显示对应的故障名称，然后进入结束状态。

实施例作用与效果

根据本实施例提供的泵效调整智能化抽油机，根据工人输入设定的泵效生成对应的基准示功图，与根据测量获取的当前电参数以及存储的固定电参数和传动参数生成的当前示功图进行比对。根据当前示功图相对于基准示功图的偏移生成相应的调整频率，并根据该调整频率调整驱动电机的电流频率从而控制抽油动作机构牵引抽油泵抽油的效率。工人可以根据油田的生产计划设置所需要的泵效，当计划生产的油量减少，工人在油井处通过设置对这一台抽油机的泵效控制这台抽油机的产油量。这大大提高了对油田生产的管理效率，便于油田实现大规模自动化的生产。

根据本实施例提供的泵效调整智能化抽油机，通过故障判断部将当前示功图与严重故障示功图进行比对判断两者是否相同，进一步在判断为是时，警报部的红色警报灯亮起并在操作终端显示对应的故障名称，同时通过调整流经驱动电机的电流的频率变为零从而控制抽油动作装置停止牵引抽油泵抽油。使得在生产过程中发生严重故障时，可以及时停止生产，避免造成更大的经济损失。同时通过明显的红色警报灯提示工人该抽油机发生了严重的故障导致停机，需要尽快进行维修处理。

根据本实施例提供的泵效调整智能化抽油机，通过故障判断部将当前示功图与轻微故障示功图进行比对判断两者是否相同，进一步在判断为是时，在操作终端显示对应的故障名称，同时根据对应的控制频率调整流经驱动电机的电流的频率，从而降低抽油动作装置牵引抽油泵进行抽油的冲次。由于冲次的降低，减少了抽油机在轻微故障下不停机而继续生产导致的损失。由于停机维修需要的时间很长，一般需要两到三天，所以在轻微故障发生时部不控制抽油动作装置停止工作可以避免造成更大的经济损失。而通过操作终端对故障名称的显示，工人可以直观的知晓该抽油机发生的故障内容，便于安排定期的维护检查。

根据本实施例提供的泵效调整智能化抽油机，通过对原点检测机构在曲柄每转过一圈时发送一次脉冲信号进行计数自动获得冲次，并在操作终端的显示部的输入显示画面进行显示，使得工人可以快速直观的了解当前抽油机控制的抽油泵的运行速率，便于进行石油产量的统计。

根据本实施例提供的泵效调整智能化抽油机，通过变频器对流经驱动电机的电流的当前的电流值、当前的电压值、当前的功率因数以及当前的频率进行测量。根据这些当前电参数、驱动电机的固定电参数以及抽油传动机构的传动参数，计算获得抽油过程的当前示功图。由于对流经驱动电机的当前电参数的测量受温度、湿度等环境因素影响较小，提高了计算获得的当前示功图的精确度。进一步的提高了对抽油泵抽油动作的控制的精确度。

上述实施例仅用于举例说明本发明的具体实施方式，而本发明不限于上述实施例的描述范围。

Claims (9)

1.一种泵效调整智能化抽油机，设置在油井处可以根据工人设置的泵效牵引抽油泵进行抽油，其特征在于，包括：

抽油动作装置；以及

控制所述抽油动作装置动作的抽油控制装置，

其中，所述抽油动作装置具有抽油传动机构、驱动电机，

所述抽油传动机构与所述抽油泵连接，用于控制所述抽油泵进行活塞运动从而实现所述抽油，

所述驱动电机与所述抽油传动机构连接，用于驱动所述抽油传动机构进行往复运动；

所述抽油控制装置具有操作终端、变频器以及控制器，

所述操作终端，具有画面存储部、显示部、操作侧通信部以及操作侧控制部，

所述变频器与所述驱动电机电连接，具有测量部、变频部、变频侧通信部以及变频侧控制部，

所述控制器与所述变频器以及所述操作终端通信连接，具有示功图存储部、参数存储部、基准示功图生成部、当前示功图生成获取部、偏移判断部、冲次获取部、控制侧通信部以及控制侧控制部，

所述画面存储部中存储有输入显示画面，

所述示功图存储部中存储有当所述抽油泵满泵效时的示功图作为满泵效示功图，

所述参数存储部中存储有所述驱动电机的固定电参数和所述抽油传动机构的传动参数，

所述输入显示画面具有泵效设定区域以及启动按钮，

所述显示部显示所述输入显示画面让所述工人在所述泵效设定区域输入需要设置的泵效作为预定泵效，

一旦所述工人按下所述启动按钮对所述预定泵效进行确认，所述操作侧控制部就控制所述操作侧通信部将所述预定泵效发送给所述控制器，

所述基准示功图生成部基于所述预定泵效获得预定示功图饱满度并根据该预定示功图饱满度以及所述满泵效示功图生成对应的基准示功图，

所述测量部用于测量并获取流经所述驱动电机的电流的当前的电流值、当前的电压值、当前的频率值以及当前的功率因数值作为当前电参数，

所述变频器通信部将所述电参数发送给所述控制侧通信部，

一旦所述控制侧通信部接收到所述当前电参数，所述当前示功图生成获取部就根据所述固定电参数、所述传动参数以及所述当前电参数计算获取当前状态下的所述示功图作为所述当前示功图，

一旦获取所述当前示功图，所述控制侧控制部就控制所述偏移判断部将所述当前示功图与所述基准示功图进行比对，判断所述当前示功图与所述基准示功图是否存在偏移，

容易判断存在偏移，所述控制侧控制部根据所述偏移生成调整频率并控制所述控制侧通信部将该调整频率作为调整信号发送给所述变频侧通信部，

一旦所述变频侧通信部接收到所述调整信号，所述变频侧控制部就控制所述变频部根据所述调整信号对流经所述驱动电机的电流的频率进行调整，从而调整所述驱动电机的转动频率并实现对所述抽油动作装置抽油效率的调整。

2.根据权利要求1所述的泵效调整智能化抽油机，其特征在于：

其中，所述抽油传动机构还具有曲柄支架、曲柄、游梁支架、游梁、驴头以及减速器，

所述曲柄支架固定安装在地面上，用于安装有所述曲柄，所述曲柄可以围绕曲柄与所述曲柄支架的连接点进行圆周运动，

所述游梁支架固定安装在地面上，用于安装所述游梁，所述游梁以所述游梁与所述游梁支架的连接点为支点进行往复运动，

所述游梁与所述曲柄连接并随着所述曲柄的圆周运动进行往复运动，

所述驴头固定安装在所述游梁上与所述游梁一起进行往复运动，

所述减速器一端与所述驱动电机连接，另一端与所述曲柄连接，用于传递驱动电机的转矩并降低转速，

所述传动参数包括所述减速器的传动比、所述曲柄的旋转半径、所述游梁的旋转半径以及所述驴头的垂直行程。

3.根据权利要求1所述的泵效调整智能化抽油机，其特征在于：

其中，所述抽油传动机构还具有曲柄支架、曲柄以及原点检测模块，

所述控制器还具有冲次获取部，

所述输入显示画面还具有冲次显示区域，

所述曲柄支架固定安装在地面上，用于安装有所述曲柄，所述曲柄可以围绕所述曲柄与所述曲柄支架的连接点进行圆周运动，

所述原点检测模块安装在所述曲柄支架上并与所述控制器通讯连接，用于在所述曲柄转动经过所述原点检测模块所在位置处时向所述控制器发送脉冲信号，

所述冲次获取部根据接收到的所述脉冲信号以及接收到所述脉冲信号的时间进行计算从而获得每分钟所述抽油泵进行所述往复运动的次数作为当前冲次，

所述控制侧通信部将所述当前冲次作为所述冲次信息发送给所述操作终端，

一旦所述操作侧通信部接收到所述冲次信息，所述操作侧控制部就控制所述显示部在所述输入显示画面中的所述冲次显示区域显示所述当前冲次。

4.根据权利要求1所述的泵效调整智能化抽油机，其特征在于：

其中，所述示功图存储部中还存储有所述抽油的过程中发生严重故障时对应的多个严重故障示功图，并对应存储有相应的故障名称，

所述控制器还具有故障判断部以及警报部，

所述输入显示画面还具有故障显示区域，

一旦所述当前示功图生成获取部获取所述当前示功图，所述控制侧控制部就控制所述故障判断部判断所述当前示功图与所述严重故障示功图中的任意一个是否相同，若判断为是，则所述控制侧控制部控制所述控制侧通信部发送一个严重故障信号给所述变频侧通信部，同时控制所述警报部发出警报，并控制所述控制侧通信部将与所述当前示功图相同的所述严重故障示功图对应的所述故障名称作为故障信息发送给所述操作终端，

一旦所述变频侧通信部接收到所述严重故障信号，所述变频侧控制部就控制所述变频部对流经所述驱动电机的电流进行变频使得该电流的频率逐渐变为零，从而控制所述抽油动作装置停止工作，

一旦所述操作侧通信部接收到所述故障信息，所述操作侧控制部就控制所述显示部在所述输入显示画面的所述故障显示区域显示相应的所述故障名称。

5.根据权利要求1所述的泵效调整智能化抽油机，其特征在于：

其中，所述示功图存储部中还存储有所述抽油的过程中发生轻微故障时对应的多个示功图作为轻微故障示功图，并对应存储有相应的故障名称，

所述控制器还具有故障判断部，

所述输入显示画面还具有故障显示区域，

所述参数存储部中还存储有与各个所述轻微故障示功图相对应的控制频率，

一旦所述当前示功图生成获取部获取所述当前示功图，所述控制侧控制部就控制所述故障判断部判断所述当前示功图与所述轻微故障示功图中的任意一个是否相同，若判断为是，则所述控制侧控制部所述控制侧通信部将该轻微故障示功图相对应所述控制频率作为轻微故障信息发送给所述变频侧通信部，同时控制所述控制侧通信部将与所述当前示功图相同的所述轻微故障示功图对应的所述故障名称作为故障信息发送给所述操作终端，

一旦所述变频侧通信部接收到所述轻微故障信息，所述变频侧控制部就根据所述控制频率控制所述变频部对流经所述驱动电机的电流进行变频，

一旦所述操作侧通信部接收到所述故障信息，所述操作侧控制部就控制所述显示部在所述输入显示画面的所述故障显示区域显示相应的所述故障名称。

6.根据权利要求1所述的泵效调整智能化抽油机，其特征在于：

其中，所述输入显示画面还具有示功图显示区域，

一旦所述当前示功图生成获取部获取所述当前示功图，所述控制侧控制部就控制所述控制侧通信部将所述当前示功图作为示功图信息发送给所述操作终端，

一旦所述操作侧通信部接收到所述示功图信息，所述操作侧控制部就控制所述显示部在所述输入显示画面的所述示功图显示区域显示所述当前示功图。

7.根据权利要求1所述的泵效调整智能化抽油机，其特征在于：

其中，所述控制器还具有实际泵效计算部，

所述输入显示画面还具有实际泵效显示区域，

所述实际泵效计算部计算所述当前示功图相对于所述满泵效示功图的偏移量，进一步根据该偏移量计算获得所述当前示功图的泵效作为实际泵效，

一旦所述实际泵效计算部计算获得所述实际泵效，所述控制侧通信部就将所述实际泵效作为泵效信息发送给所述操作终端，

一旦所述操作侧通信部接收到所述泵效信息，所述操作侧控制部就控制所述显示部在所述输入显示画面的所示实际泵效显示区域显示所述实际泵效。

8.根据权利要求1所述的泵效调整智能化抽油机，其特征在于：

其中，所述输入显示画面还具有停止按钮，

一旦所述工人按下所述停止按钮，所述操作侧控制部就控制所述操作侧通信部向所述控制器发送一个停止信号，

一旦所述控制侧通信部接收到所述停止信号，所述控制侧通信部就将该停止信号发送给所述变频器，

一旦所述变频侧通信部接收到所述停止信号，所述变频侧控制部就控制所述变频部对流经所述驱动电机的电流进行变频使得该电流的频率逐渐变为零，从而控制所述抽油动作装置停止工作。

9.根据权利要求1所述的泵效调整智能化抽油机，其特征在于：

其中，所述固定电参数包括所述驱动电机的额定电压、额定频率、额定电流、极数、额定功率、额定转速。

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