抽油機智能控制系統(tǒng)及其抽油智能控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種抽油機智能控制系統(tǒng)及其抽油智能控制方法。其目的是為了提供一種能耗低、智能化程度高、工作效率高的抽油機智能控制系統(tǒng)及其抽油智能控制方法。本發(fā)明包括塔架、操作平臺和傳動裝置，塔架頂端設(shè)置有操作平臺，操作平臺上設(shè)置有傳動裝置，傳動裝置在操作平臺頂端整體上以三角形結(jié)構(gòu)進行布局，操作平臺中間夾設(shè)有重塊。塔架底端設(shè)置有控制柜，控制柜內(nèi)部設(shè)置有主控制器、無線通訊裝置和電機控制器，通過主控制器對抽油機的工作過程進行控制，主控制器通過無線通訊裝置與無線網(wǎng)絡(luò)連接。在工作過程中，監(jiān)測每個沖程過程中電機的輸出功率，如果電機輸出功率降低，則降低電機速率、減少沖次；如果電機輸出功率升高，則升高電機速率、增加沖次。
【專利說明】
抽油機智能控制系統(tǒng)及其抽油智能控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及石油開采領(lǐng)域，特別是涉及一種抽油機智能控制系統(tǒng)及其抽油智能控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，石油開采業(yè)越來越認識到塔架式組合傳動抽油機能耗低、效率高的優(yōu)勢，如CN101413387B所公開的塔架式組合傳動抽油機，結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定、噪音小、具有很好的市場前景，但是由于傳動結(jié)構(gòu)的限制無法在中重載荷抽油機上使用，齒輪結(jié)構(gòu)需要調(diào)整，一旦將該傳動結(jié)構(gòu)應(yīng)用到中重載荷抽油機上就會大大縮短鋼絲繩壽命短；另外，該組合傳動機構(gòu)全部設(shè)置在塔架的一側(cè)，會對操作平臺產(chǎn)生較大的振幅和側(cè)向力，對設(shè)備造成損壞，在工作過程中埋下安全隱患。
[0003]另外，在我國的油田中85%以上的油井都采用機械采油方式，而其中的60%油井為低效抽油，這些油井普遍存在抽油效率低下的問題，在低產(chǎn)井上尤其嚴重。根據(jù)這種情況油井間歇式作業(yè)就成為了必然，若不采取合理的間抽工作制度或不能準確的執(zhí)行間抽計劃，一方面會造成高能耗、低效益的情況出現(xiàn)；另一方面當油井供油能力小于抽油機排量時，也會對采油設(shè)備造成一定程度的損壞，其主要的不足在于:不能自動調(diào)沖次，造成抽油機的抽油能力經(jīng)常高于或低于油井的產(chǎn)油量，如果抽油機的沖次過快會造成抽油能力高于油井的產(chǎn)油量，造成空抽和液擊現(xiàn)象的出現(xiàn)，損傷抽油機、抽油桿和抽油栗，降低設(shè)備的使用壽命，并且浪費電能，如果抽油機的沖次過慢會造成抽油能力低于油井的產(chǎn)油量，降低油井產(chǎn)量，增加抽油成本。
[0004]基于上述情況，需要具有一種新型的抽油機系統(tǒng)和抽油方法來解決上述問題，同時能夠采用互聯(lián)網(wǎng)滿足市場對智能抽油機的需求，因此開發(fā)一種新型的智能抽油機是行業(yè)發(fā)展和進步的必要措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種適應(yīng)性好、智能化程度高、工作效率高的抽油機智能控制系統(tǒng)及其抽油智能控制方法。
[0006]本發(fā)明抽油機智能控制系統(tǒng)，包括塔架、操作平臺和傳動裝置，塔架頂端設(shè)置有操作平臺，操作平臺上設(shè)置有傳動裝置，塔架中間位置設(shè)置有平衡配重系統(tǒng)，其中:傳動裝置包括一級皮帶傳動裝置、二級齒輪傳動裝置、三級齒輪傳動裝置、外加皮帶傳動裝置和外加齒輪傳動裝置，一級皮帶傳動裝置位于操作平臺頂端后部位置的右側(cè)，外加皮帶傳動裝置位于操作平臺頂端后部位置的左側(cè)，一級皮帶傳動裝置的位置與外加皮帶傳動裝置的位置關(guān)于操作平臺的中心線對稱，繩輪和三級齒輪傳動裝置位于操作平臺頂端前部的中間位置，二級齒輪傳動裝置和外加齒輪傳送裝置位于操作平臺頂端的中間位置，一級皮帶傳動裝置與二級齒輪傳動裝置之間通過齒輪嚙合連接，二級齒輪傳動裝置與三級齒輪傳動裝置之間通過齒輪嚙合連接，外加皮帶傳動裝置與外加齒輪傳動裝置底端沿前后方向設(shè)置有滑動裝置，外加皮帶傳動裝置與外加齒輪傳動裝置通過齒輪嚙合連接，滑動裝置滑動到最前端處外加齒輪傳動裝置與三級齒輪傳動裝置之間通過齒輪嚙合連接。
[0007]本發(fā)明抽油機智能控制系統(tǒng)，其中所述一級皮帶傳動裝置又包括第一電機、第一傳動軸、一級小皮帶輪、一級大皮帶輪和第一皮帶;二級齒輪傳動裝置又包括第二傳動軸、二級小齒輪和二級大齒輪;三級齒輪傳動裝置又包括繩輪軸、三級小齒輪和三級大齒輪;夕卜加皮帶傳動裝置又包括第二電機、第三傳動軸、第二小皮帶輪、第二大皮帶輪和第二皮帶；外加齒輪傳動裝置又包括外加小齒輪;滑動裝置又包括滑軌和滑動板，第一電機固定安裝操作平臺頂端后部位置的右側(cè)，第一電機的前方左側(cè)位置通過固定件安裝有第一傳動軸，第一傳動軸的左端和右端分別安裝有一級大皮帶輪和二級小齒輪，第一電機的輸出軸上安裝有一級小皮帶輪，一級小皮帶輪和一級大皮帶輪之間套裝有第一皮帶，第一傳動軸前方左側(cè)位置通過固定件安裝有第二傳動軸，第二傳動軸的左端和右端分別安裝有三級小齒輪和二級大齒輪，二級小齒輪和二級大齒輪之間嚙合連接，操作平臺頂端前部的中間位置安裝有繩輪軸，繩輪軸上設(shè)置有繩輪，繩輪軸的左側(cè)安裝有三級大齒輪，三級小齒輪與三級大齒輪之間嚙合連接，繩輪一端的配重牽引繩與平衡配重系統(tǒng)連接，繩輪另一端的驅(qū)動繩與懸繩器連接，懸繩器與抽油桿連接，滑軌沿前后方向設(shè)置在操作平臺頂端后部位置的左側(cè)，滑軌前端和后端分別設(shè)置有定位塊，滑軌頂端與滑動板底端滑動連接，滑動板前端和后端分別開設(shè)有定位孔，第二電機固定安裝在滑動板頂端的左側(cè)位置，第二電機的前方右側(cè)位置通過固定件安裝有第三傳動軸，第三傳動軸的左端和右端分別安裝有第二大皮帶輪和外加小齒輪，第二電機的輸出軸上安裝有第二小皮帶輪，第二小皮帶輪和第二大皮帶輪之間套裝有第二皮帶，外加小齒輪的位置與三級小齒輪的位置相對，滑動板滑動到滑軌最前端處外加小齒輪與三級小齒輪之間嚙合連接。
[0008]本發(fā)明抽油機智能控制系統(tǒng)，其中所述操作平臺的中間位置開設(shè)有通孔，通孔前方固定有重塊，重塊頂端開設(shè)有滑動槽，繩輪上的配重牽引繩放置在滑動槽中，配重牽引繩的端部穿過通孔伸入到操作平臺下方。
[0009]本發(fā)明抽油機智能控制系統(tǒng)，其中所述一級小皮帶輪、一級大皮帶輪、第二小皮帶輪和第二大皮帶輪都為齒形帶輪，第一皮帶和第二皮帶都為齒形帶，一級小皮帶輪和一級大皮帶輪的寬度大于第一皮帶的寬度，第二小皮帶輪和第二大皮帶輪的寬度大于第二皮帶的寬度。
[0010]本發(fā)明抽油機智能控制系統(tǒng)，其中所述控制柜內(nèi)部設(shè)置有主控制器、無線通訊裝置和電機控制器，控制柜側(cè)壁上安裝有顯示屏，油井內(nèi)部設(shè)置有動液面數(shù)據(jù)采集裝置、溫度檢測裝置和風冷裝置，主控制器和顯示屏的電源端分別接入電源，主控制器的數(shù)據(jù)信號輸出端與顯示屏的數(shù)據(jù)信號接收端連接，主控制器的檢測信號接收端分別與動液面數(shù)據(jù)采集裝置和溫度檢測裝置的檢測信號輸出端連接，主控制器的控制信號輸出端分別與報警器、冷風裝置和電機控制器的控制端連接，電機控制器的控制信號輸出端分別與第一減速器和第二減速器的控制端連接，第一減速器和第二減速器分別安裝在第一電機和第二電機上，主控制器的控制信號輸出端分別與兩個抽油機智能控制器的控制信號接收端連接，兩個抽油機智能控制器的電流輸出端分別與對應(yīng)的第一電機和第二電機的供電端連接，主控制器通過無線通訊裝置與無線網(wǎng)絡(luò)連接。
[0011]本發(fā)明抽油機智能控制系統(tǒng)，其中所述電機控制器與第一減速器和第二減速器之間還設(shè)置有平衡控制繼電器。
[0012]本發(fā)明抽油機智能控制系統(tǒng)，其中所述抽油機智能控制器包括微型計算機控制器、電機運行控制模塊、輸入接口電路、輸出接口電路和無線通訊模塊，微型計算機控制器內(nèi)部設(shè)置有功能模塊，微型計算機控制器的信號輸入端通過輸入接口電路與電機的參數(shù)輸出端連接，微型計算機控制器的信號輸出端通過輸出接口電路與電機運行控制模塊的信號接收端連接，電機運行控制模塊的控制信號輸出端與電機的控制端連接，微型計算機控制器的存儲端與存儲器連接，微型計算機控制器的通信端與無線通訊模塊連接。
[0013]本發(fā)明抽油智能控制方法，其中，包括
[0014]步驟一:在每次沖程過程中，微型計算機控制器根據(jù)抽油機的運動時間和速度進行分析和計算，得出抽油機懸點的運行位移值S，并計算得到地面示功圖，微型計算機控制器根據(jù)地面示功圖采集上沖抽油機的沖程值為SI和下沖抽油機的沖程值為S2，然后計算得出抽油機的標準充滿度H3，S卩H3 = S2/S1;
[0015]步驟二:在一次沖程過程中，計算本次沖程抽油機的充滿度H4，并將本次充滿度H4與標準充滿度H3進行比較，如果H4<H3，為抽油機的沖次過慢，此時調(diào)節(jié)電機使其速率升高，增大沖次;如果H4>H3，為抽油機的沖次過塊，此時調(diào)節(jié)電機使其速率降低，減小沖次；
[0016]步驟三:經(jīng)過多個沖程過程，每次沖程的充滿度都與標準充滿度H3進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果對電機速率多次進行調(diào)節(jié)，最終保證抽油機實際工作的充滿度Hx等于標準充滿度H3;
[0017]步驟四:監(jiān)測之后的每個沖次過程中電機的有功功率，如果電機的有功功率降低，則通過微型計算機控制器對電機進行控制，降低電機速率、減少沖次;如果電機的有功功率升高，則通過微型計算機控制器對電機進行控制，升高電機速率、增加沖次。
[0018]本發(fā)明抽油機智能控制系統(tǒng)及其抽油智能控制方法與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于:本發(fā)明一級皮帶傳動裝置位于操作平臺頂端后部位置的右側(cè)，外加皮帶傳動裝置位于操作平臺頂端后部位置的左側(cè)，一級皮帶傳動裝置的位置與外加皮帶傳動裝置的位置關(guān)于操作平臺的中心線對稱，繩輪和三級齒輪傳動裝置位于操作平臺頂端前部的中間位置，二級齒輪傳動裝置和外加齒輪傳送裝置位于操作平臺頂端的中間位置，操作平臺頂端各傳動部件的布局呈三角形，大大增強了傳動系統(tǒng)的整體平衡性，解決了傳動系統(tǒng)集中在操作平臺一側(cè)致使抽油機整體受理不均、振幅過大的問題，使抽油機在工作過程中穩(wěn)定性更好，降低了設(shè)備的工作磨損，延長了設(shè)備的使用壽命。在操作平臺的中間位置加設(shè)有重塊，增強了操作平臺中心的穩(wěn)定性，使操作平臺整體上更加穩(wěn)固。在工作過程中可采用第一電機單獨提供動力，也可采用第一電機和第二電機同時提供動力，保證了抽油機工作的穩(wěn)定性和可靠性，在一個電機無法工作的情況下，可用另一個電機替換，避免出現(xiàn)停產(chǎn)的情況，減少企業(yè)不必要的損失。通過主控制器對整個抽油過程進行控制，使抽油機工作的自動化程度大大提高，主控制器還與無線網(wǎng)絡(luò)連接，使抽油機領(lǐng)域與網(wǎng)絡(luò)接軌，實現(xiàn)了全新的控制形式。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)自動調(diào)節(jié)沖次數(shù)，降低了電能的消耗，通過分析電機參數(shù)及抽油機的機械參數(shù)得出懸點載荷的變化，通過系統(tǒng)對運動時間和速度的計算得出抽油機懸點的運行位移值，從而求取地面示功圖，根據(jù)地面示功圖對抽油機的充盈度進行檢測，通過微型計算機控制器實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)沖數(shù)的功能。通過微型計算機控制器對電機的智能控制，根據(jù)動液面自動調(diào)節(jié)沖數(shù)，保證滿抽，穩(wěn)定油井產(chǎn)量。通過微型計算機控制器的智能控制，可降低沖數(shù)，很大程度上減少桿管磨損，可達到每分鐘降低I次沖次，大大減少了桿管的磨損次數(shù)和疲勞程度，延長油井免修期。同時還能夠降低抽油桿柱的振動頻率，減小了動載荷對抽油機的影響。
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明抽油機智能控制系統(tǒng)及其抽油智能控制方法作進一步說明。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明抽油機智能控制系統(tǒng)的正視圖；
[0021]圖2為本發(fā)明抽油機智能控制系統(tǒng)中操作平臺的俯視圖；
[0022]圖3為本發(fā)明抽油機智能控制系統(tǒng)的電氣結(jié)構(gòu)框圖；
[0023]圖4為本發(fā)明抽油機智能控制系統(tǒng)中抽油機智能控制器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0024]圖5為本發(fā)明抽油智能控制方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0025]如圖1所示，為本發(fā)明抽油機智能控制系統(tǒng)的正視圖，包括塔架1、操作平臺2、傳動裝置和控制柜4。塔架I放置在井口上方，塔架I底端加設(shè)有底座3，底座上安裝有控制柜4，塔架I頂端設(shè)置有操作平臺2，操作平臺2上設(shè)置有傳動裝置。如圖2所示，為本發(fā)明抽油機智能控制系統(tǒng)中操作平臺的俯視圖，傳動裝置包括一級皮帶傳動裝置、二級齒輪傳動裝置、三級齒輪傳動裝置、外加皮帶傳動裝置和外加齒輪傳動裝置，一級皮帶傳動裝置又包括第一電機10、第一傳動軸28、一級小皮帶輪、一級大皮帶輪13和第一皮帶12; 二級齒輪傳動裝置又包括第二傳動軸29、二級小齒輪14和二級大齒輪15;三級齒輪傳動裝置又包括繩輪軸、三級小齒輪17和三級大齒輪18;外加皮帶傳動裝置又包括第二電機11、第三傳動軸30、第二小皮帶輪、第二大皮帶輪20和第二皮帶19;外加齒輪傳動裝置又包括外加小齒輪16。操作平臺2頂端后部位置的右側(cè)固定安裝有第一電機10，第一電機10的前方左側(cè)位置通過固定件27安裝有第一傳動軸28，第一傳動軸28的左端和右端分別安裝有一級大皮帶輪13和二級小齒輪14。第一電機10的輸出軸上安裝有一級小皮帶輪，一級小皮帶輪和一級大皮帶輪13之間套裝有第一皮帶12。第一傳動軸28前方左側(cè)位置通過固定件27安裝有第二傳動軸29，第二傳動軸29的左端和右端分別安裝有三級小齒輪17和二級大齒輪15，二級小齒輪14和二級大齒輪15之間嚙合連接。操作平臺2頂端前部的中間位置安裝有繩輪軸，繩輪軸的中部位置設(shè)置有繩輪5，繩輪軸的左側(cè)安裝有三級大齒輪18，三級小齒輪17與三級大齒輪18之間嚙合連接。操作平臺2的中間位置開設(shè)有通孔24，通孔前方固定有重塊25，重塊25頂端開設(shè)有滑動槽26，繩輪5—端的配重牽引繩8放置在滑動槽26中，配重牽引繩8的端部穿過通孔24伸入到操作平臺2下方，配重牽引繩8的端部與位于塔架13中間位置的平衡配重系統(tǒng)6的頂端連接，繩輪5另一端的驅(qū)動繩9與位于塔架I外側(cè)的懸繩器7連接，懸繩器7與抽油桿連接。操作平臺2頂端后部位置的左側(cè)沿前后方向設(shè)置有滑軌21，滑軌21前端和后端分別設(shè)置有定位塊22，滑軌21頂端與滑動板31底端滑動連接，滑動板31前端和后端分別開設(shè)有定位孔23，滑動板31能夠在滑軌21上前后滑動，并通過定位塊22與定位孔23的配合對滑動板31的位置進行鎖定?；瑒影?1頂端的左側(cè)位置固定安裝有第二電機11，第二電機11的前方右側(cè)位置通過固定件27安裝有第三傳動軸30，第三傳動軸30的左端和右端分別安裝有第二大皮帶輪20和外加小齒輪16，第二電機11的輸出軸上安裝有第二小皮帶輪，第二小皮帶輪和第二大皮帶輪20之間套裝有第二皮帶19。外加小齒輪16的位置與三級小齒輪17的位置相對，滑動板31滑動到滑軌21最前端并通過定位塊22和定位孔23對滑動板31進行定位后，外加小齒輪16與三級小齒輪17之間嚙合連接。一級小皮帶輪、一級大皮帶輪13、第二小皮帶輪和第二大皮帶輪20都為齒形帶輪，第一皮帶12和第二皮帶19都為齒形帶，一級小皮帶輪和一級大皮帶輪13的寬度大于第一皮帶12的寬度，第二小皮帶輪和第二大皮帶輪20的寬度大于第二皮帶19的寬度。一級皮帶傳動裝置位于操作平臺2頂端后部位置的右側(cè)，外加皮帶傳動裝置位于操作平臺2頂端后部位置的左側(cè)，一級皮帶傳動裝置的位置與外加皮帶傳動裝置的位置關(guān)于操作平臺2的中心線對稱，繩輪5和三級齒輪傳動裝置位于操作平臺2頂端前部的中間位置，二級齒輪傳動裝置和外加齒輪傳送裝置位于操作平臺2頂端的中間位置。
[0026]本發(fā)明在進行小功率作業(yè)或者工作動力充足時，只通過第一電機10為整個抽油系統(tǒng)提供動力，第一電機10通過安裝在輸出軸上的一級小皮帶輪和第一皮帶12帶動一級大皮帶輪13轉(zhuǎn)動，二級小齒輪14在第一傳動軸28的帶動下與一級大皮帶輪13—起轉(zhuǎn)動，二級小齒輪14帶動與其嚙合的二級大齒輪15轉(zhuǎn)動，三級小齒輪17在第二傳動軸29的帶動下與二級大齒輪15—起轉(zhuǎn)動，三級小齒輪17帶動與其嚙合的三級大齒輪18轉(zhuǎn)動，最終三級大齒輪18帶動繩輪軸上的繩輪5進行轉(zhuǎn)動，從而使繩輪5帶動驅(qū)動繩9完成抽油動作。在進行大功率作業(yè)或者工作動力不足時，在第一電機10為整個抽油系統(tǒng)提供動力的基礎(chǔ)上，將滑動板31滑動到滑軌21最前端并通過定位塊22和定位孔23對滑動板31進行定位，使外加小齒輪16與三級小齒輪17嚙合，打開第二電機11，第一電機10和第二電機11同時為整個抽油系統(tǒng)提供動力。第二電機11通過安裝在輸出軸上的第二小皮帶輪和第二皮帶19帶動第二大皮帶輪20轉(zhuǎn)動，外加小齒輪16在第三傳動軸30的帶動下與第二大皮帶輪20—起轉(zhuǎn)動，外加小齒輪16帶動與其嚙合的三級小齒輪17轉(zhuǎn)動，從而為三級小齒輪17的轉(zhuǎn)動提供動力，保證最終繩輪5能夠帶動驅(qū)動繩9完成抽油動作。
[0027]如圖3所示，為本發(fā)明抽油機智能控制系統(tǒng)的電氣結(jié)構(gòu)框圖，包括主控制器、顯示屏、無線通訊裝置、動液面數(shù)據(jù)采集裝置、溫度檢測裝置、冷風裝置和電機控制器，主控制器、無線通訊裝置和電機控制器都設(shè)置在控制柜4內(nèi)部，顯示屏安裝在控制柜4的側(cè)壁上，動液面數(shù)據(jù)采集裝置、溫度檢測裝置和風冷裝置都設(shè)置在油井內(nèi)部。主控制器和顯示屏的電源端分別接入電源，主控制器的數(shù)據(jù)信號輸出端與顯示屏的數(shù)據(jù)信號接收端連接。主控制器的檢測信號接收端分別與動液面數(shù)據(jù)采集裝置和溫度檢測裝置的檢測信號輸出端連接，主控制器的控制信號輸出端分別與報警器、冷風裝置和電機控制器的控制端連接，通過主控制器分別對報警器、冷風裝置和電機控制器的工作狀態(tài)進行控制，電機控制器的控制信號輸出端通過平衡控制繼電器分別與第一減速器和第二減速器的控制端連接，第一減速器和第二減速器分別安裝在第一電機10和第二電機11上。主控制器的控制信號輸出端分別與兩個抽油機智能控制器的控制信號接收端連接，兩個抽油機智能控制器的電流輸出端分別與對應(yīng)的第一電機(10)和第二電機(11)的供電端連接，通過主控制器對抽油機智能控制器進行控制，從而對第一電機(10)和第二電機(II)的工作狀態(tài)進行控制。主控制器還通過無線通訊裝置與無線網(wǎng)絡(luò)連接。如圖4所示，為本發(fā)明抽油機智能控制系統(tǒng)中抽油機智能控制器的結(jié)構(gòu)框圖，抽油機智能控制器包括微型計算機控制器、電機運行控制模塊、輸入接口電路、輸出接口電路和無線通訊模塊，微型計算機控制器內(nèi)部設(shè)置有功能模塊，微型計算機控制器的信號輸入端通過輸入接口電路與電機的參數(shù)輸出端連接，微型計算機控制器的信號輸出端通過輸出接口電路與電機運行控制模塊的信號接收端連接，電機運行控制模塊的控制信號輸出端與電機的控制端連接。微型計算機控制器的存儲端與存儲器連接，微型計算機控制器的通信端與無線通訊模塊連接。微型計算機控制器對抽油機的工作過程進行控制，微型計算機控制器監(jiān)測抽油機每個沖次過程中電機對外輸出的有功功率，如果電機對外輸出的有功功率與預(yù)設(shè)的有功功率相比下降，則微型計算機控制器向電機運行控制模塊發(fā)出指令，電機運行控制模塊按指令對電機進行控制，從而降低電機速率、減少沖次;如果電機對外輸出的有功功率與預(yù)設(shè)的有功功率相比升高，則微型計算機控制器向電機運行控制模塊發(fā)出指令，電機運行控制模塊按指令對電機進行控制，從而升高電機速率、增加沖次。
[0028]本發(fā)明的一個實施例中所采用的主控制器為單片機控制器，動液面數(shù)據(jù)采集裝置為液位傳感器。
[0029]本發(fā)明的控制過程為:動液面數(shù)據(jù)采集裝置采集油井內(nèi)油液面高度，溫度檢測裝置采集油井內(nèi)的溫度，動液面數(shù)據(jù)采集裝置和溫度檢測裝置將采集到的信號都傳送給主控制器，主控制器內(nèi)預(yù)先設(shè)定預(yù)警溫度值，一旦溫度檢測裝置檢測到的溫度高于預(yù)警溫度值，主控制器控制風冷裝置開啟，使井內(nèi)溫度降低到預(yù)警溫度值以下，同時主控制器控制報警器對外報警，保證工作人員能夠及時采取控制措施。主控制器可分別通過兩個抽油機智能控制器分別對第一電機10和第二電機11的工作電壓進行控制，從而改變第一電機10和第二電機11的速率。主控制器還可通過電機控制器、平衡控制繼電器、第一減速器和第二減速器對第一電機10和第二電機11的轉(zhuǎn)速進行控制，保證第一電機10和第二電機11在同時開啟的狀態(tài)下，二者的輸出功率始終保持均衡狀態(tài)。通過顯示屏可將采集到的各種數(shù)據(jù)以及第一電機和第二電機的工作參數(shù)對外顯示。
[0030]如圖5所示，為本發(fā)明抽油智能控制方法的流程示意圖，
[0031]本發(fā)明抽油機智能控制系統(tǒng)及其抽油智能控制方法，按下述步驟進行:
[0032]步驟一:在每次沖程過程中，微型計算機控制器根據(jù)抽油機的運動時間和速度進行分析和計算，得出抽油機懸點的運行位移值S，并計算得到地面示功圖，微型計算機控制器根據(jù)地面示功圖采集上沖抽油機的沖程值為SI和下沖抽油機的沖程值為S2，然后計算得出抽油機的標準充滿度H3，S卩H3 = S2/S1;
[0033]步驟二:在一次沖程過程中，計算本次沖程抽油機的充滿度H4，并將本次充滿度H4與標準充滿度H3進行比較，如果H4<H3，為抽油機的沖次過慢，此時調(diào)節(jié)電機使其速率升高，增大沖次;如果H4>H3，為抽油機的沖次過塊，此時調(diào)節(jié)電機使其速率降低，減小沖次；
[0034]步驟三:經(jīng)過多個沖程過程，每次沖程的充滿度都與標準充滿度H3進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果對電機速率多次進行調(diào)節(jié)，最終保證抽油機實際工作的充滿度Hx等于標準充滿度H3;
[0035]步驟四:監(jiān)測之后的每個沖次過程中電機的有功功率，如果電機的有功功率降低，則通過微型計算機控制器對電機進行控制，降低電機速率、減少沖次;如果電機的有功功率升高，則通過微型計算機控制器對電機進行控制，升高電機速率、增加沖次。
[0036]本發(fā)明抽油機智能控制系統(tǒng)及其抽油智能控制方法，一級皮帶傳動裝置位于操作平臺2頂端后部位置的右側(cè)，外加皮帶傳動裝置位于操作平臺2頂端后部位置的左側(cè)，一級皮帶傳動裝置的位置與外加皮帶傳動裝置的位置關(guān)于操作平臺2的中心線對稱，繩輪5和三級齒輪傳動裝置位于操作平臺2頂端前部的中間位置，二級齒輪傳動裝置和外加齒輪傳送裝置位于操作平臺2頂端的中間位置，操作平臺2頂端各傳動部件的布局呈三角形，大大增強了傳動系統(tǒng)的整體平衡性，解決了傳動系統(tǒng)集中在操作平臺I 一側(cè)致使抽油機整體受理不均、振幅過大的問題，使抽油機在工作過程中穩(wěn)定性更好，降低了設(shè)備的工作磨損，延長了設(shè)備的使用壽命。在操作平臺2的中間位置加設(shè)有重塊25，增強了操作平臺2中心的穩(wěn)定性，使操作平臺2整體上更加穩(wěn)固。在工作過程中可采用第一電機10單獨提供動力，也可采用第一電機10和第二電機11同時提供動力，保證了抽油機工作的穩(wěn)定性和可靠性，在一個電機無法工作的情況下，可用另一個電機替換，避免出現(xiàn)停產(chǎn)的情況，減少企業(yè)不必要的損失。通過主控制器對整個抽油過程進行控制，使抽油機工作的自動化程度大大提高，主控制器還與無線網(wǎng)絡(luò)連接，使抽油機領(lǐng)域與網(wǎng)絡(luò)接軌，實現(xiàn)了全新的控制形式。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)自動調(diào)節(jié)沖次數(shù)，降低了電能的消耗，通過分析電機參數(shù)及抽油機的機械參數(shù)得出懸點載荷的變化，通過系統(tǒng)對運動時間和速度的計算得出抽油機懸點的運行位移值，從而求取地面示功圖，根據(jù)地面示功圖對抽油機的充盈度進行檢測，通過微型計算機控制器實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)沖數(shù)的功能。通過微型計算機控制器對電機的智能控制，根據(jù)動液面自動調(diào)節(jié)沖數(shù)，保證滿抽，穩(wěn)定油井產(chǎn)量。通過微型計算機控制器的智能控制，可降低沖數(shù)，很大程度上減少桿管磨損，可達到每分鐘降低I次沖次，大大減少了桿管的磨損次數(shù)和疲勞程度，延長油井免修期。同時還能夠降低抽油桿柱的振動頻率，減小了動載荷對抽油機的影響。本發(fā)明工作效率高、安全性強、智能化程度高、能耗低，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點。
[0037]以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種抽油機智能控制系統(tǒng)，包括塔架(I)、操作平臺(2)和傳動裝置，塔架(I)頂端設(shè)置有操作平臺(2)，操作平臺(2)上設(shè)置有傳動裝置，塔架(13)中間位置設(shè)置有平衡配重系統(tǒng)(6)，其特征在于:傳動裝置包括一級皮帶傳動裝置、二級齒輪傳動裝置、三級齒輪傳動裝置、外加皮帶傳動裝置和外加齒輪傳動裝置，一級皮帶傳動裝置位于操作平臺(2)頂端后部位置的右側(cè)，外加皮帶傳動裝置位于操作平臺(2)頂端后部位置的左側(cè)，一級皮帶傳動裝置的位置與外加皮帶傳動裝置的位置關(guān)于操作平臺(2)的中心線對稱，繩輪(5)和三級齒輪傳動裝置位于操作平臺(2)頂端前部的中間位置，二級齒輪傳動裝置和外加齒輪傳送裝置位于操作平臺(2)頂端的中間位置，一級皮帶傳動裝置與二級齒輪傳動裝置之間通過齒輪嚙合連接，二級齒輪傳動裝置與三級齒輪傳動裝置之間通過齒輪嚙合連接，外加皮帶傳動裝置與外加齒輪傳動裝置底端沿前后方向設(shè)置有滑動裝置，外加皮帶傳動裝置與外加齒輪傳動裝置通過齒輪嚙合連接，滑動裝置滑動到最前端處外加齒輪傳動裝置與三級齒輪傳動裝置之間通過齒輪嚙合連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述一級皮帶傳動裝置又包括第一電機(10)、第一傳動軸(28)、一級小皮帶輪、一級大皮帶輪(13)和第一皮帶(12);二級齒輪傳動裝置又包括第二傳動軸(29)、二級小齒輪(14)和二級大齒輪(15);三級齒輪傳動裝置又包括繩輪軸、三級小齒輪(17)和三級大齒輪(18);外加皮帶傳動裝置又包括第二電機(11)、第三傳動軸(30)、第二小皮帶輪、第二大皮帶輪(20)和第二皮帶(19);外加齒輪傳動裝置又包括外加小齒輪(16);滑動裝置又包括滑軌(21)和滑動板(31)，第一電機(10)固定安裝操作平臺(2)頂端后部位置的右側(cè)，第一電機(10)的前方左側(cè)位置通過固定件(27)安裝有第一傳動軸(28)，第一傳動軸(28)的左端和右端分別安裝有一級大皮帶輪(13)和二級小齒輪(14)，第一電機(10)的輸出軸上安裝有一級小皮帶輪，一級小皮帶輪和一級大皮帶輪(13)之間套裝有第一皮帶(12)，第一傳動軸(28)前方左側(cè)位置通過固定件(27)安裝有第二傳動軸(29)，第二傳動軸(29)的左端和右端分別安裝有三級小齒輪(17)和二級大齒輪(15)，二級小齒輪(14)和二級大齒輪(15)之間嚙合連接，操作平臺(2)頂端前部的中間位置安裝有繩輪軸，繩輪軸上設(shè)置有繩輪(5)，繩輪軸的左側(cè)安裝有三級大齒輪(18)，三級小齒輪(17)與三級大齒輪(18)之間嚙合連接，繩輪(5)—端的配重牽引繩(8)與平衡配重系統(tǒng)(6)連接，繩輪(5)另一端的驅(qū)動繩(9)與懸繩器(7)連接，懸繩器(7)與抽油桿連接，滑軌(21)沿前后方向設(shè)置在操作平臺(2)頂端后部位置的左側(cè)，滑軌(21)前端和后端分別設(shè)置有定位塊(22)，滑軌(21)頂端與滑動板(31)底端滑動連接，滑動板(31)前端和后端分別開設(shè)有定位孔(23)，第二電機(11)固定安裝在滑動板(31)頂端的左側(cè)位置，第二電機(11)的前方右側(cè)位置通過固定件(27)安裝有第三傳動軸(30)，第三傳動軸(30)的左端和右端分別安裝有第二大皮帶輪(20)和外加小齒輪(16)，第二電機(11)的輸出軸上安裝有第二小皮帶輪，第二小皮帶輪和第二大皮帶輪(20)之間套裝有第二皮帶(19)，外加小齒輪(16)的位置與三級小齒輪(17)的位置相對，滑動板(31)滑動到滑軌(21)最前端處外加小齒輪(16)與三級小齒輪(17)之間嚙合連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抽油機智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述操作平臺(2)的中間位置開設(shè)有通孔(24)，通孔前方固定有重塊(25)，重塊(25)頂端開設(shè)有滑動槽(26)，繩輪(5)上的配重牽引繩(8)放置在滑動槽(26)中，配重牽引繩(8)的端部穿過通孔(24)伸入到操作平臺(2)下方。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述一級小皮帶輪、一級大皮帶輪(13)、第二小皮帶輪和第二大皮帶輪(20)都為齒形帶輪，第一皮帶(12)和第二皮帶(19)都為齒形帶，一級小皮帶輪和一級大皮帶輪(13)的寬度大于第一皮帶(12)的寬度，第二小皮帶輪和第二大皮帶輪(20)的寬度大于第二皮帶(19)的寬度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制柜(4)內(nèi)部設(shè)置有主控制器、無線通訊裝置和電機控制器，控制柜(4)側(cè)壁上安裝有顯示屏，油井內(nèi)部設(shè)置有動液面數(shù)據(jù)采集裝置、溫度檢測裝置和風冷裝置，主控制器和顯示屏的電源端分別接入電源，主控制器的數(shù)據(jù)信號輸出端與顯示屏的數(shù)據(jù)信號接收端連接，主控制器的檢測信號接收端分別與動液面數(shù)據(jù)采集裝置和溫度檢測裝置的檢測信號輸出端連接，主控制器的控制信號輸出端分別與報警器、冷風裝置和電機控制器的控制端連接，電機控制器的控制信號輸出端分別與第一減速器和第二減速器的控制端連接，第一減速器和第二減速器分別安裝在第一電機(10)和第二電機(11)上，主控制器的控制信號輸出端分別與兩個抽油機智能控制器的控制信號接收端連接，兩個抽油機智能控制器的電流輸出端分別與對應(yīng)的第一電機(10)和第二電機(11)的供電端連接，主控制器通過無線通訊裝置與無線網(wǎng)絡(luò)連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抽油機智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電機控制器與第一減速器和第二減速器之間還設(shè)置有平衡控制繼電器。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抽油機智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述抽油機智能控制器包括微型計算機控制器、電機運行控制模塊、輸入接口電路、輸出接口電路和無線通訊模塊，微型計算機控制器內(nèi)部設(shè)置有功能模塊，微型計算機控制器的信號輸入端通過輸入接口電路與電機的參數(shù)輸出端連接，微型計算機控制器的信號輸出端通過輸出接口電路與電機運行控制模塊的信號接收端連接，電機運行控制模塊的控制信號輸出端與電機的控制端連接，微型計算機控制器的存儲端與存儲器連接，微型計算機控制器的通信端與無線通訊模塊連接。8.權(quán)利要求1中抽油機智能控制系統(tǒng)的抽油智能控制方法，其特征在于:包括 步驟一:在每次沖程過程中，微型計算機控制器根據(jù)抽油機的運動時間和速度進行分析和計算，得出抽油機懸點的運行位移值S，并計算得到地面示功圖，微型計算機控制器根據(jù)地面示功圖采集上沖抽油機的沖程值為SI和下沖抽油機的沖程值為S2，然后計算得出抽油機的標準充滿度H3，S卩H3 = S2/S1; 步驟二:在一次沖程過程中，計算本次沖程抽油機的充滿度H4，并將本次充滿度H4與標準充滿度H3進行比較，如果H4<H3，為抽油機的沖次過慢，此時調(diào)節(jié)電機使其速率升高，增大沖次;如果H4>H3，為抽油機的沖次過塊，此時調(diào)節(jié)電機使其速率降低，減小沖次； 步驟三:經(jīng)過多個沖程過程，每次沖程的充滿度都與標準充滿度H3進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果對電機速率多次進行調(diào)節(jié)，最終保證抽油機實際工作的充滿度Hx等于標準充滿度H3； 步驟四:監(jiān)測之后的每個沖次過程中電機的有功功率，如果電機的有功功率降低，則通過微型計算機控制器對電機進行控制，降低電機速率、減少沖次；如果電機的有功功率升高，則通過微型計算機控制器對電機進行控制，升高電機速率、增加沖次。
【文檔編號】E21B43/00GK105863572SQ201610304138
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】王鶴, 王明山
【申請人】北京高和華泰節(jié)能環(huán)保科技有限公司, 王明山