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CN105863572B - 抽油机智能控制系统及其抽油智能控制方法 - Google Patents

抽油机智能控制系统及其抽油智能控制方法 Download PDF

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CN105863572B CN201610304138.XA CN201610304138A CN105863572B CN 105863572 B CN105863572 B CN 105863572B CN 201610304138 A CN201610304138 A CN 201610304138A CN 105863572 B CN105863572 B CN 105863572B
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Abstract

本发明涉及一种抽油机智能控制系统及其抽油智能控制方法。其目的是为了提供一种能耗低、智能化程度高、工作效率高的抽油机智能控制系统及其抽油智能控制方法。本发明包括塔架、操作平台和传动装置,塔架顶端设置有操作平台,操作平台上设置有传动装置,传动装置在操作平台顶端整体上以三角形结构进行布局,操作平台中间夹设有重块。塔架底端设置有控制柜,控制柜内部设置有主控制器、无线通讯装置和电机控制器,通过主控制器对抽油机的工作过程进行控制,主控制器通过无线通讯装置与无线网络连接。在工作过程中,监测每个冲程过程中电机的输出功率,如果电机输出功率降低,则降低电机速率、减少冲次;如果电机输出功率升高,则升高电机速率、增加冲次。

Description

抽油机智能控制系统及其抽油智能控制方法
技术领域
本发明涉及石油开采领域,特别是涉及一种抽油机智能控制系统及其抽油智能控制方法。
背景技术
目前,石油开采业越来越认识到塔架式组合传动抽油机能耗低、效率高的优势,如CN101413387B所公开的塔架式组合传动抽油机,结构简单、运行稳定、噪音小、具有很好的市场前景,但是由于传动结构的限制无法在中重载荷抽油机上使用,齿轮结构需要调整,一旦将该传动结构应用到中重载荷抽油机上就会大大缩短钢丝绳寿命短;另外,该组合传动机构全部设置在塔架的一侧,会对操作平台产生较大的振幅和侧向力,对设备造成损坏,在工作过程中埋下安全隐患。
另外,在我国的油田中85%以上的油井都采用机械采油方式,而其中的60%油井为低效抽油,这些油井普遍存在抽油效率低下的问题,在低产井上尤其严重。根据这种情况油井间歇式作业就成为了必然,若不采取合理的间抽工作制度或不能准确的执行间抽计划,一方面会造成高能耗、低效益的情况出现;另一方面当油井供油能力小于抽油机排量时,也会对采油设备造成一定程度的损坏,其主要的不足在于:不能自动调冲次,造成抽油机的抽油能力经常高于或低于油井的产油量,如果抽油机的冲次过快会造成抽油能力高于油井的产油量,造成空抽和液击现象的出现,损伤抽油机、抽油杆和抽油泵,降低设备的使用寿命,并且浪费电能,如果抽油机的冲次过慢会造成抽油能力低于油井的产油量,降低油井产量,增加抽油成本。
基于上述情况,需要具有一种新型的抽油机系统和抽油方法来解决上述问题,同时能够采用互联网满足市场对智能抽油机的需求,因此开发一种新型的智能抽油机是行业发展和进步的必要措施。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适应性好、智能化程度高、工作效率高的抽油机智能控制系统及其抽油智能控制方法。
本发明抽油机智能控制系统,包括塔架、操作平台和传动装置,塔架顶端设置有操作平台,操作平台上设置有传动装置,塔架中间位置设置有平衡配重系统,其中:传动装置包括一级皮带传动装置、二级齿轮传动装置、三级齿轮传动装置、外加皮带传动装置和外加齿轮传动装置,一级皮带传动装置位于操作平台顶端后部位置的右侧,外加皮带传动装置位于操作平台顶端后部位置的左侧,一级皮带传动装置的位置与外加皮带传动装置的位置关于操作平台的中心线对称,绳轮和三级齿轮传动装置位于操作平台顶端前部的中间位置,二级齿轮传动装置和外加齿轮传送装置位于操作平台顶端的中间位置,一级皮带传动装置与二级齿轮传动装置之间通过齿轮啮合连接,二级齿轮传动装置与三级齿轮传动装置之间通过齿轮啮合连接,外加皮带传动装置与外加齿轮传动装置底端沿前后方向设置有滑动装置,外加皮带传动装置与外加齿轮传动装置通过齿轮啮合连接,滑动装置滑动到最前端处外加齿轮传动装置与三级齿轮传动装置之间通过齿轮啮合连接。
本发明抽油机智能控制系统,其中所述一级皮带传动装置又包括第一电机、第一传动轴、一级小皮带轮、一级大皮带轮和第一皮带;二级齿轮传动装置又包括第二传动轴、二级小齿轮和二级大齿轮;三级齿轮传动装置又包括绳轮轴、三级小齿轮和三级大齿轮;外加皮带传动装置又包括第二电机、第三传动轴、第二小皮带轮、第二大皮带轮和第二皮带;外加齿轮传动装置又包括外加小齿轮;滑动装置又包括滑轨和滑动板,第一电机固定安装操作平台顶端后部位置的右侧,第一电机的前方左侧位置通过固定件安装有第一传动轴,第一传动轴的左端和右端分别安装有一级大皮带轮和二级小齿轮,第一电机的输出轴上安装有一级小皮带轮,一级小皮带轮和一级大皮带轮之间套装有第一皮带,第一传动轴前方左侧位置通过固定件安装有第二传动轴,第二传动轴的左端和右端分别安装有三级小齿轮和二级大齿轮,二级小齿轮和二级大齿轮之间啮合连接,操作平台顶端前部的中间位置安装有绳轮轴,绳轮轴上设置有绳轮,绳轮轴的左侧安装有三级大齿轮,三级小齿轮与三级大齿轮之间啮合连接,绳轮一端的配重牵引绳与平衡配重系统连接,绳轮另一端的驱动绳与悬绳器连接,悬绳器与抽油杆连接,滑轨沿前后方向设置在操作平台顶端后部位置的左侧,滑轨前端和后端分别设置有定位块,滑轨顶端与滑动板底端滑动连接,滑动板前端和后端分别开设有定位孔,第二电机固定安装在滑动板顶端的左侧位置,第二电机的前方右侧位置通过固定件安装有第三传动轴,第三传动轴的左端和右端分别安装有第二大皮带轮和外加小齿轮,第二电机的输出轴上安装有第二小皮带轮,第二小皮带轮和第二大皮带轮之间套装有第二皮带,外加小齿轮的位置与三级小齿轮的位置相对,滑动板滑动到滑轨最前端处外加小齿轮与三级小齿轮之间啮合连接。
本发明抽油机智能控制系统,其中所述操作平台的中间位置开设有通孔,通孔前方固定有重块,重块顶端开设有滑动槽,绳轮上的配重牵引绳放置在滑动槽中,配重牵引绳的端部穿过通孔伸入到操作平台下方。
本发明抽油机智能控制系统,其中所述一级小皮带轮、一级大皮带轮、第二小皮带轮和第二大皮带轮都为齿形带轮,第一皮带和第二皮带都为齿形带,一级小皮带轮和一级大皮带轮的宽度大于第一皮带的宽度,第二小皮带轮和第二大皮带轮的宽度大于第二皮带的宽度。
本发明抽油机智能控制系统,其中所述控制柜内部设置有主控制器、无线通讯装置和电机控制器,控制柜侧壁上安装有显示屏,油井内部设置有动液面数据采集装置、温度检测装置和风冷装置,主控制器和显示屏的电源端分别接入电源,主控制器的数据信号输出端与显示屏的数据信号接收端连接,主控制器的检测信号接收端分别与动液面数据采集装置和温度检测装置的检测信号输出端连接,主控制器的控制信号输出端分别与报警器、冷风装置和电机控制器的控制端连接,电机控制器的控制信号输出端分别与第一减速器和第二减速器的控制端连接,第一减速器和第二减速器分别安装在第一电机和第二电机上,主控制器的控制信号输出端分别与两个抽油机智能控制器的控制信号接收端连接,两个抽油机智能控制器的电流输出端分别与对应的第一电机和第二电机的供电端连接,主控制器通过无线通讯装置与无线网络连接。
本发明抽油机智能控制系统,其中所述电机控制器与第一减速器和第二减速器之间还设置有平衡控制继电器。
本发明抽油机智能控制系统,其中所述抽油机智能控制器包括微型计算机控制器、电机运行控制模块、输入接口电路、输出接口电路和无线通讯模块,微型计算机控制器内部设置有功能模块,微型计算机控制器的信号输入端通过输入接口电路与电机的参数输出端连接,微型计算机控制器的信号输出端通过输出接口电路与电机运行控制模块的信号接收端连接,电机运行控制模块的控制信号输出端与电机的控制端连接,微型计算机控制器的存储端与存储器连接,微型计算机控制器的通信端与无线通讯模块连接。
本发明抽油智能控制方法,其中,包括
步骤一:在每次冲程过程中,微型计算机控制器根据抽油机的运动时间和速度进行分析和计算,得出抽油机悬点的运行位移值S,并计算得到地面示功图,微型计算机控制器根据地面示功图采集上冲抽油机的冲程值为S1和下冲抽油机的冲程值为S2,然后计算得出抽油机的标准充满度H3,即H3=S2/S1;
步骤二:在一次冲程过程中,计算本次冲程抽油机的充满度H4,并将本次充满度H4与标准充满度H3进行比较,如果H4<H3,为抽油机的冲次过慢,此时调节电机使其速率升高,增大冲次;如果H4>H3,为抽油机的冲次过块,此时调节电机使其速率降低,减小冲次;
步骤三:经过多个冲程过程,每次冲程的充满度都与标准充满度H3进行比较,并根据比较结果对电机速率多次进行调节,最终保证抽油机实际工作的充满度HX等于标准充满度H3;
步骤四:监测之后的每个冲次过程中电机的有功功率,如果电机的有功功率降低,则通过微型计算机控制器对电机进行控制,降低电机速率、减少冲次;如果电机的有功功率升高,则通过微型计算机控制器对电机进行控制,升高电机速率、增加冲次。
本发明抽油机智能控制系统及其抽油智能控制方法与现有技术不同之处在于:本发明一级皮带传动装置位于操作平台顶端后部位置的右侧,外加皮带传动装置位于操作平台顶端后部位置的左侧,一级皮带传动装置的位置与外加皮带传动装置的位置关于操作平台的中心线对称,绳轮和三级齿轮传动装置位于操作平台顶端前部的中间位置,二级齿轮传动装置和外加齿轮传送装置位于操作平台顶端的中间位置,操作平台顶端各传动部件的布局呈三角形,大大增强了传动系统的整体平衡性,解决了传动系统集中在操作平台一侧致使抽油机整体受理不均、振幅过大的问题,使抽油机在工作过程中稳定性更好,降低了设备的工作磨损,延长了设备的使用寿命。在操作平台的中间位置加设有重块,增强了操作平台中心的稳定性,使操作平台整体上更加稳固。在工作过程中可采用第一电机单独提供动力,也可采用第一电机和第二电机同时提供动力,保证了抽油机工作的稳定性和可靠性,在一个电机无法工作的情况下,可用另一个电机替换,避免出现停产的情况,减少企业不必要的损失。通过主控制器对整个抽油过程进行控制,使抽油机工作的自动化程度大大提高,主控制器还与无线网络连接,使抽油机领域与网络接轨,实现了全新的控制形式。本发明能够实现自动调节冲次数,降低了电能的消耗,通过分析电机参数及抽油机的机械参数得出悬点载荷的变化,通过系统对运动时间和速度的计算得出抽油机悬点的运行位移值,从而求取地面示功图,根据地面示功图对抽油机的充盈度进行检测,通过微型计算机控制器实现自动调节冲数的功能。通过微型计算机控制器对电机的智能控制,根据动液面自动调节冲数,保证满抽,稳定油井产量。通过微型计算机控制器的智能控制,可降低冲数,很大程度上减少杆管磨损,可达到每分钟降低1次冲次,大大减少了杆管的磨损次数和疲劳程度,延长油井免修期。同时还能够降低抽油杆柱的振动频率,减小了动载荷对抽油机的影响。
下面结合附图对本发明抽油机智能控制系统及其抽油智能控制方法作进一步说明。
附图说明
图1为本发明抽油机智能控制系统的正视图;
图2为本发明抽油机智能控制系统中操作平台的俯视图;
图3为本发明抽油机智能控制系统的电气结构框图;
图4为本发明抽油机智能控制系统中抽油机智能控制器的结构框图;
图5为本发明抽油智能控制方法的流程示意图。
具体实施方式
如图1所示,为本发明抽油机智能控制系统的正视图,包括塔架1、操作平台2、传动装置和控制柜4。塔架1放置在井口上方,塔架1底端加设有底座3,底座上安装有控制柜4,塔架1顶端设置有操作平台2,操作平台2上设置有传动装置。如图2所示,为本发明抽油机智能控制系统中操作平台的俯视图,传动装置包括一级皮带传动装置、二级齿轮传动装置、三级齿轮传动装置、外加皮带传动装置和外加齿轮传动装置,一级皮带传动装置又包括第一电机10、第一传动轴28、一级小皮带轮、一级大皮带轮13和第一皮带12;二级齿轮传动装置又包括第二传动轴29、二级小齿轮14和二级大齿轮15;三级齿轮传动装置又包括绳轮轴、三级小齿轮17和三级大齿轮18;外加皮带传动装置又包括第二电机11、第三传动轴30、第二小皮带轮、第二大皮带轮20和第二皮带19;外加齿轮传动装置又包括外加小齿轮16。操作平台2顶端后部位置的右侧固定安装有第一电机10,第一电机10的前方左侧位置通过固定件27安装有第一传动轴28,第一传动轴28的左端和右端分别安装有一级大皮带轮13和二级小齿轮14。第一电机10的输出轴上安装有一级小皮带轮,一级小皮带轮和一级大皮带轮13之间套装有第一皮带12。第一传动轴28前方左侧位置通过固定件27安装有第二传动轴29,第二传动轴29的左端和右端分别安装有三级小齿轮17和二级大齿轮15,二级小齿轮14和二级大齿轮15之间啮合连接。操作平台2顶端前部的中间位置安装有绳轮轴,绳轮轴的中部位置设置有绳轮5,绳轮轴的左侧安装有三级大齿轮18,三级小齿轮17与三级大齿轮18之间啮合连接。操作平台2的中间位置开设有通孔24,通孔前方固定有重块25,重块25顶端开设有滑动槽26,绳轮5一端的配重牵引绳8放置在滑动槽26中,配重牵引绳8的端部穿过通孔24伸入到操作平台2下方,配重牵引绳8的端部与位于塔架13中间位置的平衡配重系统6的顶端连接,绳轮5另一端的驱动绳9与位于塔架1外侧的悬绳器7连接,悬绳器7与抽油杆连接。操作平台2顶端后部位置的左侧沿前后方向设置有滑轨21,滑轨21前端和后端分别设置有定位块22,滑轨21顶端与滑动板31底端滑动连接,滑动板31前端和后端分别开设有定位孔23,滑动板31能够在滑轨21上前后滑动,并通过定位块22与定位孔23的配合对滑动板31的位置进行锁定。滑动板31顶端的左侧位置固定安装有第二电机11,第二电机11的前方右侧位置通过固定件27安装有第三传动轴30,第三传动轴30的左端和右端分别安装有第二大皮带轮20和外加小齿轮16,第二电机11的输出轴上安装有第二小皮带轮,第二小皮带轮和第二大皮带轮20之间套装有第二皮带19。外加小齿轮16的位置与三级小齿轮17的位置相对,滑动板31滑动到滑轨21最前端并通过定位块22和定位孔23对滑动板31进行定位后,外加小齿轮16与三级小齿轮17之间啮合连接。一级小皮带轮、一级大皮带轮13、第二小皮带轮和第二大皮带轮20都为齿形带轮,第一皮带12和第二皮带19都为齿形带,一级小皮带轮和一级大皮带轮13的宽度大于第一皮带12的宽度,第二小皮带轮和第二大皮带轮20的宽度大于第二皮带19的宽度。一级皮带传动装置位于操作平台2顶端后部位置的右侧,外加皮带传动装置位于操作平台2顶端后部位置的左侧,一级皮带传动装置的位置与外加皮带传动装置的位置关于操作平台2的中心线对称,绳轮5和三级齿轮传动装置位于操作平台2顶端前部的中间位置,二级齿轮传动装置和外加齿轮传送装置位于操作平台2顶端的中间位置。
本发明在进行小功率作业或者工作动力充足时,只通过第一电机10为整个抽油系统提供动力,第一电机10通过安装在输出轴上的一级小皮带轮和第一皮带12带动一级大皮带轮13转动,二级小齿轮14在第一传动轴28的带动下与一级大皮带轮13一起转动,二级小齿轮14带动与其啮合的二级大齿轮15转动,三级小齿轮17在第二传动轴29的带动下与二级大齿轮15一起转动,三级小齿轮17带动与其啮合的三级大齿轮18转动,最终三级大齿轮18带动绳轮轴上的绳轮5进行转动,从而使绳轮5带动驱动绳9完成抽油动作。在进行大功率作业或者工作动力不足时,在第一电机10为整个抽油系统提供动力的基础上,将滑动板31滑动到滑轨21最前端并通过定位块22和定位孔23对滑动板31进行定位,使外加小齿轮16与三级小齿轮17啮合,打开第二电机11,第一电机10和第二电机11同时为整个抽油系统提供动力。第二电机11通过安装在输出轴上的第二小皮带轮和第二皮带19带动第二大皮带轮20转动,外加小齿轮16在第三传动轴30的带动下与第二大皮带轮20一起转动,外加小齿轮16带动与其啮合的三级小齿轮17转动,从而为三级小齿轮17的转动提供动力,保证最终绳轮5能够带动驱动绳9完成抽油动作。
如图3所示,为本发明抽油机智能控制系统的电气结构框图,包括主控制器、显示屏、无线通讯装置、动液面数据采集装置、温度检测装置、冷风装置和电机控制器,主控制器、无线通讯装置和电机控制器都设置在控制柜4内部,显示屏安装在控制柜4的侧壁上,动液面数据采集装置、温度检测装置和风冷装置都设置在油井内部。主控制器和显示屏的电源端分别接入电源,主控制器的数据信号输出端与显示屏的数据信号接收端连接。主控制器的检测信号接收端分别与动液面数据采集装置和温度检测装置的检测信号输出端连接,主控制器的控制信号输出端分别与报警器、冷风装置和电机控制器的控制端连接,通过主控制器分别对报警器、冷风装置和电机控制器的工作状态进行控制,电机控制器的控制信号输出端通过平衡控制继电器分别与第一减速器和第二减速器的控制端连接,第一减速器和第二减速器分别安装在第一电机10和第二电机11上。主控制器的控制信号输出端分别与两个抽油机智能控制器的控制信号接收端连接,两个抽油机智能控制器的电流输出端分别与对应的第一电机(10)和第二电机(11)的供电端连接,通过主控制器对抽油机智能控制器进行控制,从而对第一电机(10)和第二电机(11)的工作状态进行控制。主控制器还通过无线通讯装置与无线网络连接。如图4所示,为本发明抽油机智能控制系统中抽油机智能控制器的结构框图,抽油机智能控制器包括微型计算机控制器、电机运行控制模块、输入接口电路、输出接口电路和无线通讯模块,微型计算机控制器内部设置有功能模块,微型计算机控制器的信号输入端通过输入接口电路与电机的参数输出端连接,微型计算机控制器的信号输出端通过输出接口电路与电机运行控制模块的信号接收端连接,电机运行控制模块的控制信号输出端与电机的控制端连接。微型计算机控制器的存储端与存储器连接,微型计算机控制器的通信端与无线通讯模块连接。微型计算机控制器对抽油机的工作过程进行控制,微型计算机控制器监测抽油机每个冲次过程中电机对外输出的有功功率,如果电机对外输出的有功功率与预设的有功功率相比下降,则微型计算机控制器向电机运行控制模块发出指令,电机运行控制模块按指令对电机进行控制,从而降低电机速率、减少冲次;如果电机对外输出的有功功率与预设的有功功率相比升高,则微型计算机控制器向电机运行控制模块发出指令,电机运行控制模块按指令对电机进行控制,从而升高电机速率、增加冲次。
本发明的一个实施例中所采用的主控制器为单片机控制器,动液面数据采集装置为液位传感器。
本发明的控制过程为:动液面数据采集装置采集油井内油液面高度,温度检测装置采集油井内的温度,动液面数据采集装置和温度检测装置将采集到的信号都传送给主控制器,主控制器内预先设定预警温度值,一旦温度检测装置检测到的温度高于预警温度值,主控制器控制风冷装置开启,使井内温度降低到预警温度值以下,同时主控制器控制报警器对外报警,保证工作人员能够及时采取控制措施。主控制器可分别通过两个抽油机智能控制器分别对第一电机10和第二电机11的工作电压进行控制,从而改变第一电机10和第二电机11的速率。主控制器还可通过电机控制器、平衡控制继电器、第一减速器和第二减速器对第一电机10和第二电机11的转速进行控制,保证第一电机10和第二电机11在同时开启的状态下,二者的输出功率始终保持均衡状态。通过显示屏可将采集到的各种数据以及第一电机和第二电机的工作参数对外显示。
如图5所示,为本发明抽油智能控制方法的流程示意图,
本发明抽油机智能控制系统及其抽油智能控制方法,按下述步骤进行:
步骤一:在每次冲程过程中,微型计算机控制器根据抽油机的运动时间和速度进行分析和计算,得出抽油机悬点的运行位移值S,并计算得到地面示功图,微型计算机控制器根据地面示功图采集上冲抽油机的冲程值为S1和下冲抽油机的冲程值为S2,然后计算得出抽油机的标准充满度H3,即H3=S2/S1;
步骤二:在一次冲程过程中,计算本次冲程抽油机的充满度H4,并将本次充满度H4与标准充满度H3进行比较,如果H4<H3,为抽油机的冲次过慢,此时调节电机使其速率升高,增大冲次;如果H4>H3,为抽油机的冲次过块,此时调节电机使其速率降低,减小冲次;
步骤三:经过多个冲程过程,每次冲程的充满度都与标准充满度H3进行比较,并根据比较结果对电机速率多次进行调节,最终保证抽油机实际工作的充满度HX等于标准充满度H3;
步骤四:监测之后的每个冲次过程中电机的有功功率,如果电机的有功功率降低,则通过微型计算机控制器对电机进行控制,降低电机速率、减少冲次;如果电机的有功功率升高,则通过微型计算机控制器对电机进行控制,升高电机速率、增加冲次。
本发明抽油机智能控制系统及其抽油智能控制方法,一级皮带传动装置位于操作平台2顶端后部位置的右侧,外加皮带传动装置位于操作平台2顶端后部位置的左侧,一级皮带传动装置的位置与外加皮带传动装置的位置关于操作平台2的中心线对称,绳轮5和三级齿轮传动装置位于操作平台2顶端前部的中间位置,二级齿轮传动装置和外加齿轮传送装置位于操作平台2顶端的中间位置,操作平台2顶端各传动部件的布局呈三角形,大大增强了传动系统的整体平衡性,解决了传动系统集中在操作平台1一侧致使抽油机整体受理不均、振幅过大的问题,使抽油机在工作过程中稳定性更好,降低了设备的工作磨损,延长了设备的使用寿命。在操作平台2的中间位置加设有重块25,增强了操作平台2中心的稳定性,使操作平台2整体上更加稳固。在工作过程中可采用第一电机10单独提供动力,也可采用第一电机10和第二电机11同时提供动力,保证了抽油机工作的稳定性和可靠性,在一个电机无法工作的情况下,可用另一个电机替换,避免出现停产的情况,减少企业不必要的损失。通过主控制器对整个抽油过程进行控制,使抽油机工作的自动化程度大大提高,主控制器还与无线网络连接,使抽油机领域与网络接轨,实现了全新的控制形式。本发明能够实现自动调节冲次数,降低了电能的消耗,通过分析电机参数及抽油机的机械参数得出悬点载荷的变化,通过系统对运动时间和速度的计算得出抽油机悬点的运行位移值,从而求取地面示功图,根据地面示功图对抽油机的充盈度进行检测,通过微型计算机控制器实现自动调节冲数的功能。通过微型计算机控制器对电机的智能控制,根据动液面自动调节冲数,保证满抽,稳定油井产量。通过微型计算机控制器的智能控制,可降低冲数,很大程度上减少杆管磨损,可达到每分钟降低1次冲次,大大减少了杆管的磨损次数和疲劳程度,延长油井免修期。同时还能够降低抽油杆柱的振动频率,减小了动载荷对抽油机的影响。本发明工作效率高、安全性强、智能化程度高、能耗低,与现有技术相比具有明显的优点。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种抽油机智能控制系统,包括塔架(1)、操作平台(2)和传动装置,塔架(1)顶端设置有操作平台(2),操作平台(2)上设置有传动装置,塔架(1)中间位置设置有平衡配重系统(6),其特征在于:传动装置包括一级皮带传动装置、二级齿轮传动装置、三级齿轮传动装置、外加皮带传动装置和外加齿轮传动装置,一级皮带传动装置位于操作平台(2)顶端后部位置的右侧,外加皮带传动装置位于操作平台(2)顶端后部位置的左侧,一级皮带传动装置的位置与外加皮带传动装置的位置关于操作平台(2)的中心线对称,绳轮(5)和三级齿轮传动装置位于操作平台(2)顶端前部的中间位置,二级齿轮传动装置和外加齿轮传送装置位于操作平台(2)顶端的中间位置,一级皮带传动装置与二级齿轮传动装置之间通过齿轮啮合连接,二级齿轮传动装置与三级齿轮传动装置之间通过齿轮啮合连接,外加皮带传动装置与外加齿轮传动装置底端沿前后方向设置有滑动装置,外加皮带传动装置与外加齿轮传动装置通过齿轮啮合连接,滑动装置滑动到最前端处外加齿轮传动装置与三级齿轮传动装置之间通过齿轮啮合连接;
所述一级皮带传动装置又包括第一电机(10)、第一传动轴(28)、一级小皮带轮、一级大皮带轮(13)和第一皮带(12);二级齿轮传动装置又包括第二传动轴(29)、二级小齿轮(14)和二级大齿轮(15);三级齿轮传动装置又包括绳轮轴、三级小齿轮(17)和三级大齿轮(18);外加皮带传动装置又包括第二电机(11)、第三传动轴(30)、第二小皮带轮、第二大皮带轮(20)和第二皮带(19);外加齿轮传动装置又包括外加小齿轮(16);滑动装置又包括滑轨(21)和滑动板(31);
控制柜(4)内部设置有主控制器、无线通讯装置和电机控制器,主控制器的控制信号输出端分别与两个抽油机智能控制器的控制信号接收端连接,两个抽油机智能控制器的电流输出端分别与对应的第一电机(10)和第二电机(11)的供电端连接;
所述抽油机智能控制器包括微型计算机控制器、电机运行控制模块、输入接口电路、输出接口电路和无线通讯模块,微型计算机控制器内部设置有功能模块,微型计算机控制器的信号输入端通过输入接口电路与电机的参数输出端连接,微型计算机控制器的信号输出端通过输出接口电路与电机运行控制模块的信号接收端连接,电机运行控制模块的控制信号输出端与电机的控制端连接。
2.根据权利要求1所述的抽油机智能控制系统,其特征在于:所述第一电机(10)固定安装操作平台(2)顶端后部位置的右侧,第一电机(10)的前方左侧位置通过固定件(27)安装有第一传动轴(28),第一传动轴(28)的左端和右端分别安装有一级大皮带轮(13)和二级小齿轮(14),第一电机(10)的输出轴上安装有一级小皮带轮,一级小皮带轮和一级大皮带轮(13)之间套装有 第一皮带(12),第一传动轴(28)前方左侧位置通过固定件(27)安装有第二传动轴(29),第二传动轴(29)的左端和右端分别安装有三级小齿轮(17)和二级大齿轮(15),二级小齿轮(14)和二级大齿轮(15)之间啮合连接,操作平台(2)顶端前部的中间位置安装有绳轮轴,绳轮轴上设置有绳轮(5),绳轮轴的左侧安装有三级大齿轮(18),三级小齿轮(17)与三级大齿轮(18)之间啮合连接,绳轮(5)一端的配重牵引绳(8)与平衡配重系统(6)连接,绳轮(5)另一端的驱动绳(9)与悬绳器(7)连接,悬绳器(7)与抽油杆连接,滑轨(21)沿前后方向设置在操作平台(2)顶端后部位置的左侧,滑轨(21)前端和后端分别设置有定位块(22),滑轨(21)顶端与滑动板(31)底端滑动连接,滑动板(31)前端和后端分别开设有定位孔(23),第二电机(11)固定安装在滑动板(31)顶端的左侧位置,第二电机(11)的前方右侧位置通过固定件(27)安装有第三传动轴(30),第三传动轴(30)的左端和右端分别安装有第二大皮带轮(20)和外加小齿轮(16),第二电机(11)的输出轴上安装有第二小皮带轮,第二小皮带轮和第二大皮带轮(20)之间套装有第二皮带(19),外加小齿轮(16)的位置与三级小齿轮(17)的位置相对,滑动板(31)滑动到滑轨(21)最前端处外加小齿轮(16)与三级小齿轮(17)之间啮合连接。
3.根据权利要求2所述的抽油机智能控制系统,其特征在于:所述操作平台(2)的中间位置开设有通孔(24),通孔前方固定有重块(25),重块(25)顶端开设有滑动槽(26),绳轮(5)上的配重牵引绳(8)放置在滑动槽(26)中,配重牵引绳(8)的端部穿过通孔(24)伸入到操作平台(2)下方。
4.根据权利要求1所述的抽油机智能控制系统,其特征在于:所述一级小皮带轮、一级大皮带轮(13)、第二小皮带轮和第二大皮带轮(20)都为齿形带轮,第一皮带(12)和第二皮带(19)都为齿形带,一级小皮带轮和一级大皮带轮(13)的宽度大于第一皮带(12)的宽度,第二小皮带轮和第二大皮带轮(20)的宽度大于第二皮带(19)的宽度。
5.根据权利要求1所述的抽油机智能控制系统,其特征在于:控制柜(4)侧壁上安装有显示屏,油井内部设置有动液面数据采集装置、温度检测装置和风冷装置,主控制器和显示屏的电源端分别接入电源,主控制器的数据信号输出端与显示屏的数据信号接收端连接,主控制器的检测信号接收端分别与动液面数据采集装置和温度检测装置的检测信号输出端连接,主控制器的控制信号输出端分别与报警器、冷风装置和电机控制器的控制端连接,电机控制器的控制信号输出端分别与第一减速器和第二减速器的控制端连接,第一减速器和第二减速器分别安装在第一电机(10)和第二电机(11)上,主控制器通过无线通讯装置与无线网络连接。
6.根据权利要求5所述的抽油机智能控制系统,其特征在于:所述电机控制器与第一减速器和第二减速器之间还设置有平衡控制继电器。
7.根据权利要求1所述的抽油机智能控制系统,其特征在于:所述微型计算机控制器的存储端与存储器连接,微型计算机控制器的通信端与无线通讯模块连接。
8.权利要求1中抽油机智能控制系统的抽油智能控制方法,其特征在于:包括
步骤一:在每次冲程过程中,微型计算机控制器根据抽油机的运动时间和速度进行分析和计算,得出抽油机悬点的运行位移值S,并计算得到地面示功图,微型计算机控制器根据地面示功图采集上冲抽油机的冲程值为S1和下冲抽油机的冲程值为S2,然后计算得出抽油机的标准充满度H3,即H3=S2/S1;
步骤二:在一次冲程过程中,计算本次冲程抽油机的充满度H4,并将本次充满度H4与标准充满度H3进行比较,如果H4<H3,为抽油机的冲次过慢,此时调节电机使其速率升高,增大冲次;如果H4>H3,为抽油机的冲次过快,此时调节电机使其速率降低,减小冲次;
步骤三:经过多个冲程过程,每次冲程的充满度都与标准充满度H3进行比较,并根据比较结果对电机速率多次进行调节,最终保证抽油机实际工作的充满度HX等于标准充满度H3;
步骤四:监测之后的每个冲次过程中电机的有功功率,如果电机的有功功率降低,则通过微型计算机控制器对电机进行控制,降低电机速率、减少冲次;如果电机的有功功率升高,则通过微型计算机控制器对电机进行控制,升高电机速率、增加冲次。
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