專利名稱：稠油輸送螺桿泵模擬測試方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及計算機技術(shù)領域，更具體地說，涉及一種稠油輸送螺桿泵模擬測試方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外各個油田稠油物性各異，輸送主要以螺桿泵為主。為測試螺桿泵在輸送特定稠油中的輸送性能，采用的實驗方法主要有以下兩類一是由螺桿泵生產(chǎn)廠家完成測試。目前，在較大型螺桿泵生產(chǎn)廠家都建有螺桿泵性能實驗臺，可以完成螺桿泵結(jié)構(gòu)、材料特性、輸送特性等方面的性能測試。但是由于實驗成本及設備限制，廠家實驗輸送介質(zhì)主要采用清水和普通機械油，無法對螺桿泵在不同稠油輸送中的特性進行測試，導致螺桿泵在油田應用中設備故障率高、效率低，檢泵周期短，輸送稠油成本上升，經(jīng)濟效益下降等?！ざ窃谟吞铿F(xiàn)場完成測試。為提高螺桿泵在稠油輸送中的輸送效率，少數(shù)油田投入巨資在油田現(xiàn)場特定采油井上建設專門實驗裝置對螺桿泵性能進行測試，主要包括螺桿泵輸送效率、螺桿泵節(jié)能效果等。由于油田現(xiàn)場實驗所采用的輸送介質(zhì)為特定稠油，能夠在一定程度上較為真實地測試螺桿泵的輸送特性，為螺桿泵選型、應用、維護、維修提供有力的指導。但是各油田稠油物性各異，甚至同一油田不同區(qū)塊、不同采油井稠油物性差異較大，因此實驗結(jié)果只能反映螺桿泵在油田局部稠油輸送中的輸送特性，具有很大的局限性。另外，傳統(tǒng)的稠油輸送螺桿泵性能測試還存在的以下問題(I)實驗設備建設成本昂貴。廠家很難建立較為全面的螺桿泵性能測試系統(tǒng)。(2)實驗成本高。要達到全面測試效果，需從不同油田、同一油田的不同區(qū)塊調(diào)運不同物性的稠油進行實驗。(3)實驗周期長，造成實驗作業(yè)費用過高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種稠油輸送螺桿泵模擬測試方法及系統(tǒng)，用以實現(xiàn)對稠油輸送工程的稠油輸送螺桿泵性能進行脫離實物測試和管理。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種稠油輸送螺桿泵模擬測試方法，包括輸入步驟，接收輸入的實驗參數(shù)和實驗數(shù)據(jù)，所述實驗參數(shù)包括實驗類型號、電機號、變頻控制類型號、稠油物性號以及螺桿泵號；工作模型建立步驟，根據(jù)所述實驗參數(shù)，建立虛擬電機模型和電機變頻控制運行模型，獲取稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)，建立螺桿泵工作效率計算模型；運行環(huán)境建立步驟，根據(jù)所述虛擬電機模型、電機變頻控制運行模型、稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)以及螺桿泵工作效率計算模型，建立稠油輸送螺桿泵虛擬運行環(huán)境；
輸出步驟，在所述螺桿泵虛擬運行環(huán)境下運行所述實驗數(shù)據(jù)，輸出實驗結(jié)果。進一步的，所述工作模型建立步驟包括虛擬電機模型建立步驟，根據(jù)所述電機號，從電機運行特征庫中調(diào)取電機特征參數(shù)和電機特征曲線，建立虛擬電機模型；電機變頻控制運行模型建立步驟，根據(jù)所述變頻控制類型號，從變頻控制特征庫中調(diào)取變頻控制特征參數(shù)和變頻控制特征曲線，結(jié)合所述變頻控制特征參數(shù)、變頻控制特征曲線和所述虛擬電機模型建立電機變頻控制運行模型；稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)獲取步驟，根據(jù)所述稠油物性號，從稠油物性特征庫中調(diào)取稠油物性特征參數(shù)和稠油物性特征曲線，獲取稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)；螺桿泵工作效率計算模型建立步驟，根據(jù)所述螺桿泵號，從螺桿泵運行特征庫中 調(diào)取螺桿泵特征參數(shù)和螺桿泵特征曲線，結(jié)合所述螺桿泵特征參數(shù)、螺桿泵特征曲線、所述電機特征參數(shù)、電機特征曲線以及所述稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)，建立螺桿泵工作效率計算模型。進一步的，所述虛擬電機模型建立步驟包括根據(jù)所述電機號，從電機運行特征庫中調(diào)取電機型號、電機功率、電機額定功率、功率因素、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線、效率-負載率曲線、效率-功率因素曲線.根據(jù)調(diào)取的電機特征參數(shù)和電機特征曲線，結(jié)合電機效率計算公式，建立電機在一定工況條件下電機輸入功率和輸出功率計算模型，即虛擬電機模型。進一步的，所述電機變頻控制運行模型建立步驟包括根據(jù)所述變頻控制類型號，從變頻控制特征庫中調(diào)取變頻器型號、變頻器功率、變頻器額定功率以及頻率-電機轉(zhuǎn)速曲線；根據(jù)調(diào)取的變頻控制特征參數(shù)和變頻控制特征曲線，建立電機效率與變頻器輸出電量頻率計算模型，即電機變頻控制運行模型。進一步的，所述稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)獲取步驟包括根據(jù)所述稠油物性號，從稠油物性特征庫中調(diào)取輸送壓力、輸送流量、密度、粘度、含水率以及粘度-溫度曲線、粘度-含水率曲線、粘度-密度曲線；根據(jù)調(diào)取的稠油物性特征參數(shù)和稠油物性特征曲線，獲取不同粘度、不同溫度、不同含水率實驗條件相對應的稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)。進一步的，所述螺桿泵工作效率計算模型建立步驟包括根據(jù)所述螺桿泵號，從螺桿泵運行特征庫中調(diào)取螺桿泵型號、螺桿泵功率、螺桿泵額定功率、工作壓力、螺桿泵額定流量、容積效率以及流量-壓力曲線、效率-流量曲線、效率-壓力曲線；結(jié)合所述螺桿泵特征參數(shù)、螺桿泵特征曲線、所述電機特征參數(shù)、電機特征曲線以及所述稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)，建立螺桿泵在一定工況條件下螺桿泵輸入功率和輸出功率計算模型，即螺桿泵工作效率計算模型。進一步的，在所述輸入步驟之后還包括配置與轉(zhuǎn)換實驗數(shù)據(jù)，將轉(zhuǎn)換后的實驗數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)。本發(fā)明還提供了一種稠油輸送螺桿泵模擬測試系統(tǒng)，包括
實驗數(shù)據(jù)輸入模塊，用于接收輸入的實驗參數(shù)和實驗數(shù)據(jù)，所述實驗參數(shù)包括實驗類型號、電機號、變頻控制類型號、稠油物性號以及螺桿泵號；電機特性模塊，用于根據(jù)所述實驗參數(shù)，建立虛擬電機模型和電機變頻控制運行模型；螺桿泵特性模塊，用于獲取稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)，建立螺桿泵工作效率計算模型，根據(jù)所述虛擬電機模型、電機變頻控制運行模型、稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)以及螺桿泵工作效率計算模型，建立稠油輸送螺桿泵虛擬運行環(huán)境；實驗結(jié)果輸出模塊，用于在所述螺桿泵虛擬運行環(huán)境下運行所述實驗數(shù)據(jù)，輸出實驗結(jié)果。進一步的，所述系統(tǒng)還包括電機運行特征庫和變頻控制特征庫；所述電機特性模塊包括虛擬電機模型建立單元，用于根據(jù)所述電機號，從電機運 行特征庫中調(diào)取電機特征參數(shù)和電機特征曲線，建立虛擬電機模型；電機變頻控制運行模型建立單元，用于根據(jù)所述變頻控制類型號，從變頻控制特征庫中調(diào)取變頻控制特征參數(shù)和變頻控制特征曲線，結(jié)合所述變頻控制特征參數(shù)、變頻控制特征曲線和所述虛擬電機模型建立電機變頻控制運行模型。進一步的，所述系統(tǒng)還包括稠油物性特征庫和螺桿泵運行特征庫；所述螺桿泵特性模塊包括稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)獲取單元，用于根據(jù)所述稠油物性號，從稠油物性特征庫中調(diào)取稠油物性特征參數(shù)和稠油物性特征曲線，獲取稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)；螺桿泵工作效率計算模型建立單元，用于根據(jù)所述螺桿泵號，從螺桿泵運行特征庫中調(diào)取螺桿泵特征參數(shù)和螺桿泵特征曲線，結(jié)合所述螺桿泵特征參數(shù)、螺桿泵特征曲線、所述電機特征參數(shù)、電機特征曲線以及所述稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)，建立螺桿泵工作效率計算模型；運行環(huán)境建立單元，用于根據(jù)所述虛擬電機模型、電機變頻控制運行模型、稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)以及螺桿泵工作效率計算模型，建立稠油輸送螺桿泵虛擬運行環(huán)境。進一步的，所述虛擬電機模型建立單元具體用于根據(jù)所述電機號，從電機運行特征庫中調(diào)取電機型號、電機功率、電機額定功率、功率因素、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線、效率-負載率曲線、效率-功率因素曲線；根據(jù)調(diào)取的電機特征參數(shù)和電機特征曲線，結(jié)合電機效率計算公式，建立電機在一定工況條件下電機輸入功率和輸出功率計算模型，即虛擬電機模型。進一步的，所述電機變頻控制運行模型建立單元具體用于根據(jù)所述變頻控制類型號，從變頻控制特征庫中調(diào)取變頻器型號、變頻器功率、變頻器額定功率以及頻率-電機轉(zhuǎn)速曲線；根據(jù)調(diào)取的變頻控制特征參數(shù)和變頻控制特征曲線，建立電機效率與變頻器輸出電量頻率計算模型，即電機變頻控制運行模型。進一步的，所述稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)獲取單元具體用于根據(jù)所述稠油物性號，從稠油物性特征庫中調(diào)取輸送壓力、輸送流量、密度、粘度、含水率以及粘度-溫度曲線、粘度-含水率曲線、粘度-密度曲線；根據(jù)調(diào)取的稠油物性特征參數(shù)和稠油物性特征曲線，獲取不同粘度、不同溫度、不同含水率實驗條件相對應的稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)。進一步的，所述螺桿泵工作效率計算模型建立單元具體用于根據(jù)所述螺桿泵號，從螺桿泵運行特征庫中調(diào)取螺桿泵型號、螺桿泵功率、螺桿泵額定功率、工作壓力、螺桿泵額定流量、容積效率以及流量-壓力曲線、效率-流量曲線、效率-壓力曲線；結(jié)合所述螺桿泵特征參數(shù)、螺桿泵特征曲線、所述電機特征參數(shù)、電機特征曲線以及所述稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)，建立螺桿泵在一定工況條件下螺桿泵輸入功率和輸出功率計算模型，即螺桿泵工作效率計算模型。進一步的，所述系統(tǒng)還包括轉(zhuǎn)換模塊，用于配置與轉(zhuǎn)換實驗數(shù)據(jù)，將轉(zhuǎn)換后的實驗數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)。本發(fā)明利用計算機軟件技術(shù)，借助外部輸入的螺桿泵工作參數(shù)和建立的工作模型模擬出稠油輸送螺桿泵虛擬運行環(huán)境，從而實現(xiàn)變工況條件下的螺桿泵性能實驗，有效地解決了搭建實際稠油輸送螺桿泵實驗系統(tǒng)的不可實現(xiàn)性，實現(xiàn)了對稠油輸送工程的稠油輸送螺桿泵性能進行脫離實物測試和管理。


圖I為本發(fā)明提供的稠油輸送螺桿泵模擬測試方法一實施例的流程圖； 圖2為本發(fā)明提供的稠油輸送螺桿泵模擬測試系統(tǒng)一實施例的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)螺桿泵實驗裝置技術(shù)與操作的不足提供了一種應用簡單、適用范圍廣且操作方便、安全可靠、較常規(guī)實驗方式更節(jié)能的稠油輸送螺桿泵模擬測試方法及系統(tǒng)，該方法及系統(tǒng)采用計算機軟件技術(shù)，可以對稠油輸送螺桿泵輸送特性實施全面的綜合測試。本發(fā)明的核心思想是首先接收輸入的實驗參數(shù)和實驗數(shù)據(jù)，所述實驗參數(shù)包括實驗類型號、電機號、變頻控制類型號、稠油物性號以及螺桿泵號；根據(jù)所述實驗參數(shù)，建立虛擬電機模型和電機變頻控制運行模型，獲取稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)，建立螺桿泵工作效率計算模型；根據(jù)所述虛擬電機模型、電機變頻控制運行模型、稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)以及螺桿泵工作效率計算模型，建立稠油輸送螺桿泵虛擬運行環(huán)境；在所述螺桿泵虛擬運行環(huán)境下運行所述實驗數(shù)據(jù)，輸出實驗結(jié)果。本發(fā)明利用計算機軟件技術(shù)，借助外部輸入的螺桿泵工作參數(shù)和建立的工作模型模擬出稠油輸送螺桿泵虛擬運行環(huán)境，從而實現(xiàn)變工況條件下的螺桿泵性能實驗，有效地解決了搭建實際稠油輸送螺桿泵實驗系統(tǒng)的不可實現(xiàn)性，完成了對稠油輸送工程的稠油輸送螺桿泵性能進行脫離實物測試和管理。下面結(jié)合附圖及優(yōu)選實施方式對本發(fā)明技術(shù)方案進行詳細說明。圖I為本發(fā)明提供的稠油輸送螺桿泵模擬測試方法一實施例的流程圖。如圖I所示，本實施例包括以下步驟步驟101、輸入步驟接收輸入的實驗參數(shù)和實驗數(shù)據(jù)。從系統(tǒng)外部獲取與實驗設置有關的輸入信息，包括實驗參數(shù)和實驗數(shù)據(jù)，其中實驗參數(shù)包括實驗類型號、電機號、變頻控制類型號、稠油物性號以及螺桿泵號，實驗數(shù)據(jù)包括螺桿泵實驗運行條件，即稠油粘度范圍、稠油含水范圍、稠油溫度范圍等。步驟102、配置與轉(zhuǎn)換步驟配置與轉(zhuǎn)換實驗數(shù)據(jù)，將轉(zhuǎn)換后的實驗數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)。根據(jù)實驗要求，需要將實驗數(shù)據(jù)進行配置與轉(zhuǎn)換，即轉(zhuǎn)化成對螺桿泵及系統(tǒng)效率影響因子，以便于通過該實驗模型運行，計算螺桿泵系統(tǒng)實際運行效率。
在獲取到實驗參數(shù)和實驗數(shù)據(jù)之后，根據(jù)該實驗參數(shù)，建立虛擬電機模型和電機變頻控制運行模型，獲取稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)，建立螺桿泵工作效率計算模型，即執(zhí)行工作模型建立步驟。進一步的，該工作模型建立步驟具體包括以下步驟103-步驟106。步驟103、虛擬電機模型建立步驟根據(jù)電機號，從電機運行特征庫中調(diào)取電機特征參數(shù)和電機特征曲線，建立虛擬電機模型。電機運行特征庫為預先建立的數(shù)據(jù)庫，該電機運行特征庫包括電機類型、電機型號、電機電氣參數(shù)、電機輸出連接方式、電機機械特性曲線和電機電氣特性曲線等信息。從該電機運行特征庫所調(diào)取的電機特征參數(shù)包括電機型號、電機功率、電機額定功率、功率因素、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速，所調(diào)取的電機特征曲線包括轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線、效率-負載率曲線、效率_功率因素曲線。本步驟中，根據(jù)調(diào)取的電機特征參數(shù)和電機特征曲線，結(jié)合電機效率計算公式，建立電機在一定工況條件下電機輸入功率和輸出功率計算模型，即虛擬電機模型。步驟104、電機變頻控制運行模型建立步驟根據(jù)變頻控制類型號，從變頻控制特征庫中調(diào)取變頻控制特征參數(shù)和變頻控制特征曲線，結(jié)合變頻控制特征參數(shù)、變頻控制特征曲線和虛擬電機模型建立電機變頻控制運行模型。變頻控制特征庫為預先建立的數(shù)據(jù)庫，該變頻控制特征庫包括變頻控制方式、變頻器型號、變頻器運行參數(shù)、變頻器特性曲線和所配置的硬件信息。從變頻控制特征庫中所·調(diào)取的變頻控制特征參數(shù)包括變頻器型號、變頻器功率、變頻器額定功率，所調(diào)取的變頻控制特征曲線包括頻率-電機轉(zhuǎn)速曲線。本步驟中，根據(jù)調(diào)取的變頻控制特征參數(shù)和變頻控制特征曲線，建立電機效率與變頻器輸出電量頻率計算模型，即電機變頻控制運行模型。電機輸入與輸出決定電機效率，但是變頻控制會對電機效率產(chǎn)生額外影響，即需要獲知在一定變頻控制條件下對電機效率影響幅度。步驟105、稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)獲取步驟根據(jù)稠油物性號，從稠油物性特征庫中調(diào)取稠油物性特征參數(shù)和稠油物性特征曲線，獲取稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)。稠油物性特征庫為預先建立的數(shù)據(jù)庫，該稠油物性特征庫包括稠油粘度、稠油含水率、稠油輸送溫度、粘度-溫度曲線、粘度-含水率曲線、粘度-密度曲線等信息。從稠油物性特征庫所調(diào)取的稠油物性特征參數(shù)包括輸送壓力、輸送流量、密度、粘度、含水率，所調(diào)取的稠油物性特征曲線包括粘度-溫度曲線、粘度-含水率曲線、粘度-密度曲線。本步驟中，根據(jù)調(diào)取的稠油物性特征參數(shù)和稠油物性特征曲線，獲取不同粘度、不同溫度、不同含水率實驗條件相對應的稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)。步驟106、螺桿泵工作效率計算模型建立步驟根據(jù)螺桿泵號，從螺桿泵運行特征庫中調(diào)取螺桿泵特征參數(shù)和螺桿泵特征曲線，結(jié)合螺桿泵特征參數(shù)、螺桿泵特征曲線、電機特征參數(shù)、電機特征曲線以及稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)，建立螺桿泵工作效率計算模型。螺桿泵運行特征庫為預先建立的數(shù)據(jù)庫，該螺桿泵運行特征庫包括螺桿泵結(jié)構(gòu)類型、螺桿泵型號、螺桿泵銘牌參數(shù)、螺桿泵輸入連接方式、螺桿泵機械特性曲線和螺桿泵工作特性曲線。從螺桿泵運行特征庫所調(diào)取的螺桿泵特征參數(shù)包括螺桿泵型號、螺桿泵功率、螺桿泵額定功率、工作壓力、螺桿泵額定流量、容積效率，所調(diào)取的螺桿泵特征曲線包括流量-壓力曲線、效率-流量曲線、效率-壓力曲線。
本步驟中，結(jié)合螺桿泵特征參數(shù)、螺桿泵特征曲線、電機特征參數(shù)、電機特征曲線以及稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)，建立螺桿泵在一定工況條件下螺桿泵輸入功率和輸出功率計算模型，即螺桿泵工作效率計算模型。在步驟106之后，可以檢驗上述工作模型建立步驟執(zhí)行的是否正確，如不正確，則重新執(zhí)行；如正確，則執(zhí)行步驟107。步驟107、運行環(huán)境建立步驟根據(jù)虛擬電機模型、電機變頻控制運行模型、稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)以及螺桿泵工作效率計算模型，建立稠油輸送螺桿泵虛擬運行環(huán)境。在實際系統(tǒng)中，變頻器、電機、螺桿泵和稠油是通過機械或電氣形式連接在一起。為了反映真實情況，在模擬運行環(huán)境中，將所建立的模型進行連接，組成一個完整的運行環(huán)境。該稠油輸送螺桿泵虛擬運行環(huán)境中變頻器輸入為系統(tǒng)輸入，變頻器輸出為電機輸入，電機輸出為螺桿泵輸入，螺桿泵輸出為系統(tǒng)輸出。以輸入、輸出為連接點，連接步驟103、步驟104、步驟105、步驟106計算的模型，即稠油輸送螺桿泵虛擬運行環(huán)境。
步驟108、在螺桿泵虛擬運行環(huán)境下運行實驗數(shù)據(jù)，輸出實驗結(jié)果。本實施例提供的稠油輸送螺桿泵模擬測試方法利用計算機軟件技術(shù)，借助外部輸入的螺桿泵工作參數(shù)和建立的工作模型模擬出稠油輸送螺桿泵虛擬運行環(huán)境，實現(xiàn)了變工況條件下的螺桿泵性能實驗，從而實現(xiàn)了對稠油輸送螺桿泵輸送特性實施全面的綜合測試。利用本實施例提供的方法，可以有效地解決了搭建實際稠油輸送螺桿泵實驗系統(tǒng)的不可實現(xiàn)性，完成了對稠油輸送工程的稠油輸送螺桿泵性能進行脫離實物測試和管理。該方法簡單、安全、可靠，省去了現(xiàn)場實驗人力、物力消耗，保證人員健康、維護環(huán)境，降低了成本。該方法技術(shù)先進、操作方便、直觀快捷，有利于各油田快速準確的評估稠油輸送螺桿泵輸送特性，宜于推廣應用。圖2為本發(fā)明提供的稠油輸送螺桿泵模擬測試系統(tǒng)一實施例的示意圖。如圖2所示，該系統(tǒng)包括實驗數(shù)據(jù)輸入模塊10、電機特性模塊20、螺桿泵特性模塊30以及實驗結(jié)果輸出模塊40。其中，實驗數(shù)據(jù)輸入模塊10，用于接收輸入的實驗參數(shù)和實驗數(shù)據(jù)，實驗參數(shù)包括實驗類型號、電機號、變頻控制類型號、稠油物性號以及螺桿泵號；電機特性模塊20，用于根據(jù)實驗參數(shù)，建立虛擬電機模型和電機變頻控制運行模型；螺桿泵特性模塊30，用于獲取稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)，建立螺桿泵工作效率計算模型，根據(jù)虛擬電機模型、電機變頻控制運行模型、稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)以及螺桿泵工作效率計算模型，建立稠油輸送螺桿泵虛擬運行環(huán)境；實驗結(jié)果輸出模塊40，用于在螺桿泵虛擬運行環(huán)境下運行實驗數(shù)據(jù)，輸出實驗結(jié)果。進一步的，該系統(tǒng)可以包括電機運行特征庫50和變頻控制特征庫60。上述電機特性模塊20包括虛擬電機模型建立單元21和電機變頻控制運行模型建立單元22。虛擬電機模型建立單元21，用于根據(jù)電機號，從電機運行特征庫50中調(diào)取電機特征參數(shù)和電機特征曲線，建立虛擬電機模型；電機變頻控制運行模型建立單元22，用于根據(jù)變頻控制類型號，從變頻控制特征庫60中調(diào)取變頻控制特征參數(shù)和變頻控制特征曲線，結(jié)合變頻控制特征參數(shù)、變頻控制特征曲線和虛擬電機模型建立電機變頻控制運行模型。該系統(tǒng)還可以包括稠油物性特征庫70和螺桿泵運行特征庫80。上述螺桿泵特性模塊30包括稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)獲取單元31、螺桿泵工作效率計算模型建立單元32和運行環(huán)境建立單元33。稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)獲取單元31用于根據(jù)稠油物性號，從稠油物性特征庫70中調(diào)取稠油物性特征參數(shù)和稠油物性特征曲線，獲取稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)，該稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)獲取單元31還與實驗數(shù)據(jù)輸入模塊10連接；螺桿泵工作效率計算模型建立單元32用于根據(jù)螺桿泵號，從螺桿泵運行特征庫80中調(diào)取螺桿泵特征參數(shù)和螺桿泵特征曲線，結(jié)合螺桿泵特征參數(shù)、螺桿泵特征曲線、電機特征參數(shù)、電機特征曲線以及稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)，建立螺桿泵工作效率計算模型，該螺桿泵工作效率計算模型建立單元32還與實驗數(shù)據(jù)輸入模塊10連接；運行環(huán)境建立單元33，用于根據(jù)虛擬電機模型、電機變頻控制運行模型、稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)以及螺桿泵工作效率計算模型，建立稠油輸送螺桿泵虛擬運行環(huán)境。進一步的，虛擬電機模型建立單元21具體用于根據(jù)電機號，從電機運行特征庫中調(diào)取電機型號、電機功率、電機額定功率、功率因素、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線、效率-負載率曲線、效率-功率因素曲線；根據(jù)調(diào)取的電機特征參數(shù)和電機特征曲線，結(jié)合電機效率計算公式，建立電機在一定工況條件下電機輸入功率和輸出功率計算模型，即虛擬電機模型。 電機變頻控制運行模型建立單元22具體用于根據(jù)變頻控制類型號，從變頻控制特征庫中調(diào)取變頻器型號、變頻器功率、變頻器額定功率以及頻率-電機轉(zhuǎn)速曲線；根據(jù)調(diào)取的變頻控制特征參數(shù)和變頻控制特征曲線，建立電機效率與變頻器輸出電量頻率計算模型，即電機變頻控制運行模型。稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)獲取單元31具體用于根據(jù)稠油物性號，從稠油物性特征庫中調(diào)取輸送壓力、輸送流量、密度、粘度、含水率以及粘度-溫度曲線、粘度-含水率曲線、粘度-密度曲線；根據(jù)調(diào)取的稠油物性特征參數(shù)和稠油物性特征曲線，獲取不同粘度、不同溫度、不同含水率實驗條件相對應的稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)。螺桿泵工作效率計算模型建立單元32具體用于根據(jù)螺桿泵號，從螺桿泵運行特征庫中調(diào)取螺桿泵型號、螺桿泵功率、螺桿泵額定功率、工作壓力、螺桿泵額定流量、容積效率以及流量-壓力曲線、效率-流量曲線、效率-壓力曲線；結(jié)合螺桿泵特征參數(shù)、螺桿泵特征曲線、電機特征參數(shù)、電機特征曲線以及稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)，建立螺桿泵在一定工況條件下螺桿泵輸入功率和輸出功率計算模型，即螺桿泵工作效率計算模型。該系統(tǒng)還可以包括轉(zhuǎn)換模塊，用于配置與轉(zhuǎn)換實驗數(shù)據(jù)，將轉(zhuǎn)換后的實驗數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)。該轉(zhuǎn)換模塊與實驗數(shù)據(jù)輸入模塊10和實驗結(jié)果輸出模塊40連接。本實施例提供的稠油輸送螺桿泵模擬測試系統(tǒng)利用計算機軟件技術(shù)，借助外部輸入的螺桿泵工作參數(shù)和建立的工作模型模擬出稠油輸送螺桿泵虛擬運行環(huán)境，實現(xiàn)了變工況條件下的螺桿泵性能實驗，從而實現(xiàn)了對稠油輸送螺桿泵輸送特性實施全面的綜合測試。利用本實施例提供的系統(tǒng)，可以有效地解決了搭建實際稠油輸送螺桿泵實驗系統(tǒng)的不可實現(xiàn)性，完成了對稠油輸送工程的稠油輸送螺桿泵性能進行脫離實物測試和管理。該系統(tǒng)簡單、安全、可靠，省去了現(xiàn)場實驗人力、物力消耗，保證人員健康、維護環(huán)境，降低了成本。該系統(tǒng)技術(shù)先進、操作方便、直觀快捷，有利于各油田快速準確的評估稠油輸送螺桿泵輸送特性，宜于推廣應用。最后，需要注意的是以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實施例子，當然本領域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行改動和變型，倘若這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，均應認為是本發(fā)明的保護范圍 。
權(quán)利要求
1.一種稠油輸送螺桿泵模擬測試方法，其特征在于，包括 輸入步驟，接收輸入的實驗參數(shù)和實驗數(shù)據(jù)，所述實驗參數(shù)包括實驗類型號、電機號、變頻控制類型號、稠油物性號以及螺桿泵號； 工作模型建立步驟，根據(jù)所述實驗參數(shù)，建立虛擬電機模型和電機變頻控制運行模型，獲取稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)，建立螺桿泵工作效率計算模型； 運行環(huán)境建立步驟，根據(jù)所述虛擬電機模型、電機變頻控制運行模型、稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)以及螺桿泵工作效率計算模型，建立稠油輸送螺桿泵虛擬運行環(huán)境； 輸出步驟，在所述螺桿泵虛擬運行環(huán)境下運行所述實驗數(shù)據(jù)，輸出實驗結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述工作模型建立步驟包括 虛擬電機模型建立步驟，根據(jù)所述電機號，從電機運行特征庫中調(diào)取電機特征參數(shù)和電機特征曲線，建立虛擬電機模型； 電機變頻控制運行模型建立步驟，根據(jù)所述變頻控制類型號，從變頻控制特征庫中調(diào)取變頻控制特征參數(shù)和變頻控制特征曲線，結(jié)合所述變頻控制特征參數(shù)、變頻控制特征曲線和所述虛擬電機模型建立電機變頻控制運行模型； 稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)獲取步驟，根據(jù)所述稠油物性號，從稠油物性特征庫中調(diào)取稠油物性特征參數(shù)和稠油物性特征曲線，獲取稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)； 螺桿泵工作效率計算模型建立步驟，根據(jù)所述螺桿泵號，從螺桿泵運行特征庫中調(diào)取螺桿泵特征參數(shù)和螺桿泵特征曲線，結(jié)合所述螺桿泵特征參數(shù)、螺桿泵特征曲線、所述電機特征參數(shù)、電機特征曲線以及所述稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)，建立螺桿泵工作效率計算模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述虛擬電機模型建立步驟包括 根據(jù)所述電機號，從電機運行特征庫中調(diào)取電機型號、電機功率、電機額定功率、功率因素、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線、效率-負載率曲線、效率-功率因素曲線；根據(jù)調(diào)取的電機特征參數(shù)和電機特征曲線，結(jié)合電機效率計算公式，建立電機在一定工況條件下電機輸入功率和輸出功率計算模型，即虛擬電機模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述電機變頻控制運行模型建立步驟包括 根據(jù)所述變頻控制類型號，從變頻控制特征庫中調(diào)取變頻器型號、變頻器功率、變頻器額定功率以及頻率-電機轉(zhuǎn)速曲線； 根據(jù)調(diào)取的變頻控制特征參數(shù)和變頻控制特征曲線，建立電機效率與變頻器輸出電量頻率計算模型，即電機變頻控制運行模型。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)獲取步驟包括 根據(jù)所述稠油物性號，從稠油物性特征庫中調(diào)取輸送壓力、輸送流量、密度、粘度、含水率以及粘度-溫度曲線、粘度-含水率曲線、粘度-密度曲線； 根據(jù)調(diào)取的稠油物性特征參數(shù)和稠油物性特征曲線，獲取不同粘度、不同溫度、不同含水率實驗條件相對應的稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述螺桿泵工作效率計算模型建立步驟包括 根據(jù)所述螺桿泵號，從螺桿泵運行特征庫中調(diào)取螺桿泵型號、螺桿泵功率、螺桿泵額定功率、工作壓力、螺桿泵額定流量、容積效率以及流量-壓力曲線、效率-流量曲線、效率-壓力曲線； 結(jié)合所述螺桿泵特征參數(shù)、螺桿泵特征曲線、所述電機特征參數(shù)、電機特征曲線以及所述稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)，建立螺桿泵在一定工況條件下螺桿泵輸入功率和輸出功率計算模型，即螺桿泵工作效率計算模型。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述輸入步驟之后還包括配置與轉(zhuǎn)換實驗數(shù)據(jù)，將轉(zhuǎn)換后的實驗數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)。
8.一種稠油輸送螺桿泵模擬測試系統(tǒng)，其特征在于，包括 實驗數(shù)據(jù)輸入模塊，用于接收輸入的實驗參數(shù)和實驗數(shù)據(jù)，所述實驗參數(shù)包括實驗類型號、電機號、變頻控制類型號、稠油物性號以及螺桿泵號； 電機特性模塊，用于根據(jù)所述實驗參數(shù)，建立虛擬電機模型和電機變頻控制運行模型； 螺桿泵特性模塊，用于獲取稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)，建立螺桿泵工作效率計算模型，根據(jù)所述虛擬電機模型、電機變頻控制運行模型、稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)以及螺桿泵工作效率計算模型，建立稠油輸送螺桿泵虛擬運行環(huán)境； 實驗結(jié)果輸出模塊，用于在所述螺桿泵虛擬運行環(huán)境下運行所述實驗數(shù)據(jù)，輸出實驗結(jié)果。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括電機運行特征庫和變頻控制特征庫； 所述電機特性模塊包括 虛擬電機模型建立單元，用于根據(jù)所述電機號，從電機運行特征庫中調(diào)取電機特征參數(shù)和電機特征曲線，建立虛擬電機模型； 電機變頻控制運行模型建立單元，用于根據(jù)所述變頻控制類型號，從變頻控制特征庫中調(diào)取變頻控制特征參數(shù)和變頻控制特征曲線，結(jié)合所述變頻控制特征參數(shù)、變頻控制特征曲線和所述虛擬電機模型建立電機變頻控制運行模型。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括稠油物性特征庫和螺桿泵運行特征庫； 所述螺桿泵特性模塊包括 稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)獲取單元，用于根據(jù)所述稠油物性號，從稠油物性特征庫中調(diào)取稠油物性特征參數(shù)和稠油物性特征曲線，獲取稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)； 螺桿泵工作效率計算模型建立單元，用于根據(jù)所述螺桿泵號，從螺桿泵運行特征庫中調(diào)取螺桿泵特征參數(shù)和螺桿泵特征曲線，結(jié)合所述螺桿泵特征參數(shù)、螺桿泵特征曲線、所述電機特征參數(shù)、電機特征曲線以及所述稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)，建立螺桿泵工作效率計算模型； 運行環(huán)境建立單元，用于根據(jù)所述虛擬電機模型、電機變頻控制運行模型、稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)以及螺桿泵工作效率計算模型，建立稠油輸送螺桿泵虛擬運行環(huán)境。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述虛擬電機模型建立單元具體用于根據(jù)所述電機號，從電機運行特征庫中調(diào)取電機型號、電機功率、電機額定功率、功率因素、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線、效率-負載率曲線、效率-功率因素曲線；根據(jù)調(diào)取的電機特征參數(shù)和電機特征曲線，結(jié)合電機效率計算公式，建立電機在一定工況條件下電機輸入功率和輸出功率計算模型，即虛擬電機模型。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電機變頻控制運行模型建立單元具體用于根據(jù)所述變頻控制類型號，從變頻控制特征庫中調(diào)取變頻器型號、變頻器功率、變頻器額定功率以及頻率-電機轉(zhuǎn)速曲線；根據(jù)調(diào)取的變頻控制特征參數(shù)和變頻控制特征曲線，建立電機效率與變頻器輸出電量頻率計算模型，即電機變頻控制運行模型。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)獲取單元具體用于根據(jù)所述稠油物性號，從稠油物性特征庫中調(diào)取輸送壓力、輸送流量、密度、粘度、含水率以及粘度-溫度曲線、粘度-含水率曲線、粘度-密度曲線；根據(jù)調(diào)取的稠油物性特征參數(shù)和稠油物性特征曲線，獲取不同粘度、不同溫度、不同含水率實驗條件相對應的稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述螺桿泵工作效率計算模型建立單元具體用于根據(jù)所述螺桿泵號，從螺桿泵運行特征庫中調(diào)取螺桿泵型號、螺桿泵功率、螺桿泵額定功率、工作壓力、螺桿泵額定流量、容積效率以及流量-壓力曲線、效率-流量曲線、效率-壓力曲線；結(jié)合所述螺桿泵特征參數(shù)、螺桿泵特征曲線、所述電機特征參數(shù)、電機特征曲線以及所述稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)，建立螺桿泵在一定工況條件下螺桿泵輸入功率和輸出功率計算模型，即螺桿泵工作效率計算模型。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括轉(zhuǎn)換模塊，用于配置與轉(zhuǎn)換實驗數(shù)據(jù)，將轉(zhuǎn)換后的實驗數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種稠油輸送螺桿泵模擬測試方法及系統(tǒng)，其中方法包括接收輸入的實驗參數(shù)和實驗數(shù)據(jù)；根據(jù)所述實驗參數(shù)，建立虛擬電機模型和電機變頻控制運行模型，獲取稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)，建立螺桿泵工作效率計算模型；根據(jù)所述虛擬電機模型、電機變頻控制運行模型、稠油集輸運行環(huán)境參數(shù)以及螺桿泵工作效率計算模型，建立稠油輸送螺桿泵虛擬運行環(huán)境；在所述螺桿泵虛擬運行環(huán)境下運行所述實驗數(shù)據(jù)，輸出實驗結(jié)果。本發(fā)明利用計算機軟件技術(shù)，借助外部輸入的螺桿泵工作參數(shù)和建立的工作模型模擬出稠油輸送螺桿泵虛擬運行環(huán)境，實現(xiàn)了對稠油輸送工程的稠油輸送螺桿泵性能進行脫離實物測試和管理。
文檔編號F04B51/00GK102913430SQ20111022867
公開日2013年2月6日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者馬培紅, 李鵬, 袁智君, 楊靜, 廖沖春, 葉帆 申請人:中國石油化工股份有限公司