CN112032255A - 一种直线式抽油机的平衡调节系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于油田生产技术领域，提供了一种直线式抽油机的平衡调节系统及方法，该平衡调节系统包括设置在抽油机上的液体配重箱；电流获取组件，用于获取抽油机的电流；电流判断组件；液体配重箱朝抽油机的顶部运动时，电流判断组件判定所获取的电流为下行电流，反之则为上行电流；并根据上行电流与下行电流的比值，发出控制指令；配重控制组件；配重控制组件接收所述控制指令，控制液体配重箱的重量，以对抽油机的上行电流和下行电流进行调节。本发明通过设置液体配重箱、电流获取组件、电流判断组件和配重控制组件，可实时调节直线抽油机平衡，节省大量能源，延长抽油机寿命，减少人员劳动强度和减少人员危险操作。

Description

一种直线式抽油机的平衡调节系统及方法

技术领域

本发明属于油田生产技术领域，尤其涉及一种直线式抽油机的平衡调节系统及方法。

背景技术

油井在停止自喷之后，还要用抽油机继续开采。直线电机抽油机结构紧凑、重量轻、体积小，其动子（相当旋转电机的转子）是直线往复运动，通过柔性连接件、钢丝绳导向轮直接与抽油杆连接，动子的运动与抽油泵柱塞上下运动完全一致，具有生产成本低、运行效率高、维护费用小等优点。

油井的产出液会因地层供液能力的变化、工作制度的变化、施工作业等多种因素发生变化，造成配重失衡，随之抽油机的配重平衡也需经常进行调整。

现有直线式抽油机的配重平衡调节都必须关停抽油机操作，调整配重由人工搬运水泥配重块，单块配重块重达几十公斤且需多人协同操作，人工劳动强度大且存在安全风险。这种根据人工经验调节调节配重的方式，无法一次调节至最佳状态，须多次启、停抽油机调节配重，效率低且风险大。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种直线式抽油机的平衡调节系统，旨在解决背景技术中所提到的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种直线式抽油机的平衡调节系统，包括设置在抽油机上的液体配重箱，所述平衡调节系统还包括：

电流获取组件，用于获取抽油机的电流；

电流判断组件；所述液体配重箱朝抽油机的顶部运动时，所述电流判断组件判定所获取的电流为下行电流，反之则为上行电流；并根据上行电流与下行电流的比值，发出控制指令；

配重控制组件；所述配重控制组件接收所述控制指令，控制所述液体配重箱的重量，以对抽油机的上行电流和下行电流进行调节。

优选的，所述电流获取组件包括：

霍尔电流传感器，用于获取抽油机电流；所述霍尔电流传感器与抽油机电性连接。

优选的，所述电流获取组件包括：

电机控制变频器，用于获取抽油机电流；所述电机控制变频器与所述抽油机电性连接。

优选的，所述电流判断组件包括：

位置传感器，用于检测液体配重箱的位置信息；

处理器，用于根据所述位置传感器所检测的所述液体配重箱的位置信息判断所获取的电流是上行电流还是下行电流；所述液体配重箱朝抽油机的顶部运动时，所述处理器判定所获取的电流为下行电流，反之则为上行电流；并根据上行电流与下行电流的比值，发出控制指令。

优选的，所述配重控制组件包括：

电磁阀，用于使所述液体配重箱内的液体流出；所述电磁阀与所述液体配重箱连通；

抽液电泵，用于将液体蓄入所述液体配重箱；所述抽液电泵与所述液体配重箱连通；

蓄液箱；所述电磁阀和所述抽液电泵均与所述蓄液箱连通；

液位传感器，用于检测所述蓄液箱内的液面高度；

继电器；用于接收所述控制指令，以控制所述电磁阀和所述抽液电泵的运行与停止；所述液位传感器与所述继电器电性连接。

优选的，所述平衡调节系统还包括远程控制组件，所述远程控制组件包括：

远程无线通讯模块，用于与所述控制机构进行实时通讯；所述远程无线通讯模块与所述控制机构电性连接；

远程控制平台；所述远程无线通讯模块与所述远程控制平台电性连接。

优选的，当抽油机的上行电流和下行电流的比为1:1时，抽油机处于平衡状态。

本发明实施例的另一目的在于提供了一种直线式抽油机的平衡调节方法，所述平衡调节方法包括以下步骤：

获取抽油机的电流；

判断所获得的电流类型，并发出控制指令；

根据所述控制指令，控制液体配重箱的重量，以对抽油机的上行电流和下行电流进行调节，以使抽油机处于平衡状态。

本发明实施例所提供的一种直线式抽油机的平衡调节系统，通过设置电流获取组件和电流判断组件，可实时获取和判定抽油机的电流类型，并进而通过电流判断组件发出控制指令，配重控制组件根据控制指令控制所述液体配重箱的重量，从而达到实时调节抽油机平衡的目的。本发明实施例节省了大量能源，延长了抽油机寿命，减少了人员劳动强度和减少人员危险操作。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种直线式抽油机的平衡调节系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种直线式抽油机的平衡调节方法的步骤流程图。

附图中：1、抽油机；2、电机控制变频器；3、电机；4、霍尔电流传感器；5、液体配重箱；6、嵌入式控制组件；7、处理器；8、继电器；9、抽液电泵；10、电磁阀；11、蓄液箱；12、液位传感器；13、位置传感器；14、远程无线通讯模块；15、远程控制平台。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

实施例1

如附图1所示，为本发明一个实施例提供的一种直线式抽油机1的平衡调节系统，包括设置在抽油机1上的液体配重箱5，所述平衡调节系统还包括：

电流获取组件，用于获取抽油机1的电流；

电流判断组件；所述液体配重箱5朝抽油机1的顶部运动时，所述电流判断组件判定所获取的电流为下行电流，反之则为上行电流；并根据上行电流与下行电流的比值，发出控制指令；

配重控制组件，所述配重控制组件接收所述控制指令，控制所述液体配重箱5的重量，以对抽油机1的上行电流和下行电流进行调节。

在实际应用中，液体配重箱5固定设置在抽油机1的一端上，抽油机1内设有电机3，电机3与电流获取组件连接，抽油机1的上行电流和下行电流指的是抽油机1在运行中，抽油机1的光杆向上运行时电机3产生的电流称为上行电流，抽油机1的光杆向下运行时电机3产生的电流称为下行电流。此处在抽油机1上增加了液体配重箱5，则液体配重箱5向上运动时为下行电流，向下运动时为上行电流。当抽油机1的上行电流和下行电流满足要求时，抽油机1处于平衡状态，当抽油机1的上行电流和下行电流不满足要求时，抽油机1处于非平衡状态。此时，电流判断组件根据上行电流和下行电流的比值，发出控制指令。配重控制组件根据控制指令，使液体配重箱5的重量发生改变，进而使抽油机1的上行电流和下行电流发生改变，当抽油机1的上行电流和下行电流变化到满足要求时，抽油机1再次处于平衡状态。本发明实施例通过设置电流获取组件和电流判断组件，可实时获取和判定抽油机1的电流类型，并进而通过电流判断组件发出控制指令，配重控制组件根据控制指令控制所述液体配重箱5的重量，从而达到实时调节抽油机1平衡的目的。本发明实施例节省了大量能源，延长了抽油机1的寿命，减少了人员劳动强度和人员危险操作风险。

如附图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述电流获取组件包括：

霍尔电流传感器4，用于获取抽油机1电流；所述霍尔电流传感器4与抽油机1电性连接。

具体的，霍尔电流传感器4可实时的检测抽油机1的电流。

如附图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述电流获取组件包括：

电机控制变频器2，用于获取抽油机1电流；所述电机控制变频器2与所述抽油机1电性连接。

具体的，电机控制变频器2是获取抽油机1电流的另一种方式。

如附图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述电流判断组件包括：

位置传感器13，用于检测液体配重箱5的位置信息；

处理器7，用于根据所述位置传感器13所检测的所述液体配重箱5的位置信息判断所获取的电流是上行电流还是下行电流；所述液体配重箱5朝抽油机1的顶部运动时，所述处理器7判定所获取的电流为下行电流，反之则为上行电流；并根据上行电流与下行电流的比值，发出控制指令。

具体的，位置传感器13与处理器7电性连接，霍尔电流传感器4和/或电机控制变频器2也与处理器7电性连接。霍尔电流传感器4和/或电机控制变频器2将获取的电流传输给处理器7，位置传感器13将液体配重箱5的位置信息输送给处理器7。当液体配重箱5朝抽油机1的顶部运动时，处理器7判定所获取的电流为下行电流，反之则为上行电流。处理器7同时对上行电流和下行电流进行比较以确定抽油机1是否处于平衡状态的范围内，当抽油机1不处于平衡状态时，处理器7通过发出控制指令控制配重控制组件调节液体配重箱5的重量，以改变抽油机1的上行电流和下行电流，直至抽油机1处于平衡状态。

如附图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述配重控制组件包括：

电磁阀10，用于使所述液体配重箱5内的液体流出；所述电磁阀10与所述液体配重箱5连通；

抽液电泵9，用于将液体蓄入所述液体配重箱5；所述抽液电泵9与所述液体配重箱5连通；

蓄液箱11；所述电磁阀10和所述抽液电泵9均与所述蓄液箱11连通；

液位传感器12，用于检测所述蓄液箱11内的液面高度；

继电器8；用于接收所述控制指令，以控制所述电磁阀10和所述抽液电泵9的运行与停止；所述液位传感器12与所述继电器8电性连接。

具体的，继电器8与处理器7电性连接，在实际应用中，可将继电器8与处理器7集成为嵌入式控制组件6。当抽油机1的上行电流和下行电流的比值不满足要求时，继电器8在处理器7的控制下启动抽液电泵9，抽液电泵9将蓄液箱11中的液体输送至液体配重箱5内，当液体配重箱5内的液体达到一定的重量时，使得抽油机1的上行电流和下行电流发生改变，进而满足相应的要求，关闭抽液电泵9，使得抽油机1再次处于平衡状态；或者，当抽油机1的上行电流和下行电流的比值不满足要求时，继电器8在处理器7控制下启动电磁阀10，液体配重箱5内的液体通过电磁阀10输送至蓄液箱11内，当液体配重箱5内的液体达到一定的重量时，使得抽油机1的上行电流和下行电流发生改变，进而满足相应的要求，关闭电磁阀10，使得抽油机1再次处于平衡状态。液位传感器12用于检测蓄液箱11内的液面高度，用来判断蓄液箱11和液体配重箱5是否处于空箱或者满箱状态，避免出现满箱后仍然往箱中泵液或者空箱后仍然排液的系统空转现象。

如附图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述平衡调节系统还包括远程控制组件，所述远程控制组件包括：

远程无线通讯模块14，用于与所述控制机构进行实时通讯；所述远程无线通讯模块14与所述控制机构电性连接；

远程控制平台15；所述远程无线通讯模块14与所述远程控制平台15电性连接。

具体的，远程控制平台15可以采用计算机、手机、平板中的任意一种。远程控制组件通过远程无线通讯模块14，与嵌入式控制组件6进行实时通讯，使工作人员通过远程控制平台15可以远程了解平衡调节系统是否正常运行、抽油机1配重的平衡度、以及故障报警进行及时处理等。如当监测到液体配重箱5出现液体满溢或者放空情况，抽油机1的上行电流和下行电流仍不满足要求时，则通过远程控制组件通知工作人员通过人工对抽油机1的配重进行重新调配。本发明实施例通过设置远程控制组件，可以实现抽油机1常规管理的无人值守功能。

作为本发明的一种优选实施例，当抽油机1的上行电流和下行电流的比为1:1时，抽油机1处于平衡状态。

具体的，当抽油机1的上行和下行电流的比为1:1时，抽油机1处于平衡状态，此时抽油机1的电机3做功最少，平衡调节系统最节能。

综上所述，霍尔电流传感器4和/或电机控制变频器2，用于检测抽油机1的电流，检测到的电流通过电路传输给处理器7，位置传感器13用于检测液体配重箱的位置，位置传感器13将液体配重箱5的位置信息输送给处理器7。当液体配重箱5朝抽油机1的顶部运动时，处理器7判定所获取的电流为下行电流，反之则为上行电流。处理器7同时对上行电流和下行电流进行比较以确定抽油机1是否处于平衡状态的范围内。若处于不平衡状态，且下行电流明显大于上行电流，说明配重过轻，处理器7通过继电器8控制抽液电泵9启动，抽液电泵9将蓄液箱11中的液体输送至液体配重箱5内，当液体配重箱5内的液体达到一定的重量时，使得抽油机1的上行电流和下行电流比值近似为1:1，关闭抽液电泵9，使得抽油机1再次处于平衡状态；相反，当下行电流明显小于上行电流时，说明配重过重，处理器7通过继电器8控制电磁阀10启动，液体配重箱5内的液体通过电磁阀10输送至蓄液箱11内，当液体配重箱5内的液体达减到一定的重量时，使得抽油机1的上行电流和下行电流发生改变，进而满足相应的要求，关闭电磁阀10，使得抽油机1再次处于平衡状态。当液位传感器12监测到液体配重箱5出现液体满溢或者放空情况，抽油机1的上行电流和下行电流仍不满足要求时，则通过远程控制组件通知工作人员通过人工对抽油机1的配重进行重新调配。

实施例2

如附图2所示，本发明的一个实施例还提供了一种直线式抽油机的平衡调节方法，所述平衡调节方法包括以下步骤：

S101，获取抽油机的电流；

S102，判断所获得的电流类型，并发出控制指令；

S103，根据所述控制指令，控制液体配重箱的重量，以对抽油机的上行电流和下行电流进行调节，以使抽油机处于平衡状态。

具体的，通过霍尔电流传感器4监测抽油机1的电流，处理器7根据位置传感器13所获得的液体配重箱5的位置信息判断电流是上行电流还是下行电流，并计算上行电流和下行电流的比值。当抽油机1的上行电流和下行电流的比不是1:1时，处理器7发出控制指令，继电器8接收控制指令后控制抽液电泵9启动，抽液电泵9将蓄液箱11中的液体输送至液体配重箱5内，当液体配重箱5内的液体达到一定的重量时，使得抽油机1的上行电流和下行电流比值近似为1:1，关闭抽液电泵9，使得抽油机1处于平衡状态；或者，继电器8接收控制指令后控制电磁阀10启动，液体配重箱5内的液体通过电磁阀10输送至蓄液箱11内，当液体配重箱5内的液体达到一定的重量时，使得抽油机1的上行电流和下行电流发生改变，进而满足相应的要求，关闭电磁阀10，使得抽油机1处于平衡状态。

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

Claims (8)

1.一种直线式抽油机的平衡调节系统，包括设置在抽油机上的液体配重箱，其特征在于，所述平衡调节系统还包括：

电流获取组件，用于获取抽油机的电流；

电流判断组件；所述液体配重箱朝抽油机的顶部运动时，所述电流判断组件判定所获取的电流为下行电流，反之则为上行电流；并根据上行电流与下行电流的比值，发出控制指令；

配重控制组件；所述配重控制组件接收所述控制指令，控制所述液体配重箱的重量，以对抽油机的上行电流和下行电流进行调节。

2.根据权利要求1所述的一种直线式抽油机的平衡调节系统，其特征在于，所述电流获取组件包括：

霍尔电流传感器，用于获取抽油机电流；所述霍尔电流传感器与抽油机电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种直线式抽油机的平衡调节系统，其特征在于，所述电流获取组件包括：

电机控制变频器，用于获取抽油机电流；所述电机控制变频器与所述抽油机电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种直线式抽油机的平衡调节系统，其特征在于，所述电流判断组件包括：

位置传感器，用于检测液体配重箱的位置信息；

处理器，用于根据所述位置传感器所检测的所述液体配重箱的位置信息判断所获取的电流是上行电流还是下行电流；所述液体配重箱朝抽油机的顶部运动时，所述处理器判定所获取的电流为下行电流，反之则为上行电流；并根据上行电流与下行电流的比值，发出控制指令。

5.根据权利要求1所述的一种直线式抽油机的平衡调节系统，其特征在于，所述配重控制组件包括：

电磁阀，用于使所述液体配重箱内的液体流出；所述电磁阀与所述液体配重箱连通；

抽液电泵，用于将液体蓄入所述液体配重箱；所述抽液电泵与所述液体配重箱连通；

蓄液箱；所述电磁阀和所述抽液电泵均与所述蓄液箱连通；

液位传感器，用于检测所述蓄液箱内的液面高度；

继电器，用于接收所述控制指令，以控制所述电磁阀和所述抽液电泵的运行与停止；所述液位传感器与所述继电器电性连接。

6.根据权利要求1~5中任意一项所述的一种直线式抽油机的平衡调节系统，其特征在于，所述平衡调节系统还包括远程控制组件，所述远程控制组件包括：

远程无线通讯模块，用于与所述控制机构进行实时通讯；所述远程无线通讯模块与所述控制机构电性连接；

远程控制平台；所述远程无线通讯模块与所述远程控制平台电性连接。

7.根据权利要求1~5中任意一项所述的一种直线式抽油机的平衡调节系统，其特征在于，当抽油机的上行电流和下行电流的比为1:1时，抽油机处于平衡状态。

8.一种直线式抽油机的平衡调节方法，其特征在于，所述平衡调节方法包括以下步骤：

获取抽油机的电流；

判断所获得的电流类型，并发出控制指令；

根据所述控制指令，控制液体配重箱的重量，以对抽油机的上行电流和下行电流进行调节，以使抽油机处于平衡状态。

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