專利名稱：皮帶式、鏈條式抽油機(jī)井示功圖測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田采油作業(yè)中對抽油機(jī)井進(jìn)行示功圖測試的方法。
背景技術(shù)：
在抽油機(jī)采油作業(yè)中，需要對抽油機(jī)井的示功圖進(jìn)行監(jiān)測。目前對皮帶式或鏈條 式抽油機(jī)井進(jìn)行示功圖進(jìn)行測試的方法為在光桿和懸繩器的連接處安裝載荷傳感器測量 光桿負(fù)荷量；在井架上靠近井口處安裝直線位移傳感器、或在懸繩器上安裝加速度傳感器 或在井架頂端皮帶死點(diǎn)對面處安裝霍爾傳感器等方式測量光桿位移量；由測得的負(fù)荷量、 位移量構(gòu)成與抽油機(jī)沖程沖次同步的載荷位移曲線(即示功圖)。上述現(xiàn)有的示功圖的測 試方法存在的不足是1、載荷傳感器和測量光桿位移量的傳感器間的安裝位置相距較遠(yuǎn)， 若采用有線傳輸?shù)姆绞剑璧碾娎|較長，若采用無線傳輸?shù)姆绞?，則需要解決供電等問 題，各傳感器的安裝、設(shè)置較麻煩；2、載荷傳感器和測量光桿位移的傳感器及所連接的電纜 在測試中處在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，測試可靠性會(huì)受到影響、測試精度較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種皮帶式、鏈條式抽油機(jī)井示功圖測試方法，該方法可 用結(jié)構(gòu)較簡單的傳感器及較簡便的安裝方式實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)井示功圖測試，且測試精度高、測 試安全可靠。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下方案皮帶式、鏈條式抽油機(jī)井示功圖測試方 法，在皮帶式或鏈條式抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，由載荷傳感器測出支撐滾筒或天車輪的轉(zhuǎn)軸兩端的 軸承座所承受的載荷數(shù)據(jù)，由位移傳感器測出滾筒或天車輪的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，將所測得 的載荷數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集裝置采集、處理、傳輸，得出光桿的載荷、位移量及上下 死點(diǎn)，獲取示功圖。
由上述方案可見，支撐滾筒或天車輪轉(zhuǎn)軸兩端的軸承座所承受的載荷之和F為光
桿載荷量&、傳動(dòng)拉力F2、滾筒或天車輪與皮帶等自重G、皮帶與滾筒或天車輪的摩擦力f之
和，即F = Fl+F2+f+G，且Fl = F2， f+G可視為常量，通過載荷傳感器即可測出軸承座所承
受的載荷數(shù)據(jù)，進(jìn)而得到光桿的載荷數(shù)據(jù)；由數(shù)字脈沖編碼式位移傳感器可測得滾筒或天
車輪的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)；由數(shù)據(jù)采集器對載荷數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、傳輸，即可換
算出光桿的載荷量、直線位移量，進(jìn)而可得出示功圖。另外，根據(jù)滾筒或天車輪的轉(zhuǎn)軸是正
轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)即可判定光桿是上行還是下行，進(jìn)而可以測定上死點(diǎn)和下死點(diǎn)。 本發(fā)明提供的方法具有測試可靠、測試精度高的特點(diǎn)；采用本方法可使得測試裝
置在設(shè)置上結(jié)構(gòu)緊湊、隱蔽防護(hù)性好，在使用上，達(dá)到使用壽命長的效果。


圖1本發(fā)明實(shí)施例一的測試裝置設(shè)置方式示意圖；
圖2圖1的A-A剖視 圖3本發(fā)明實(shí)施例二的測試裝置設(shè)置方式示意圖；
圖4圖3的B-B剖視圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例及附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提供的測試方法的手段是將載荷傳感器聯(lián)接在軸承座與支架之間， 使位移傳感器的轉(zhuǎn)動(dòng)件與轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)或與轉(zhuǎn)軸上聯(lián)接的滾筒或天車輪抵靠，數(shù)據(jù)采集裝 置安裝在抽油機(jī)上部安全臺(tái)的護(hù)欄內(nèi)側(cè)上。載荷傳感器采用應(yīng)變片式載荷傳感器，位移傳 感器采用數(shù)字脈沖編碼式位移傳感器，數(shù)據(jù)采集裝置采用智能監(jiān)控型數(shù)據(jù)采集器，它們均 為現(xiàn)有產(chǎn)品。載荷傳感器、位移傳感器的信號輸出端與數(shù)據(jù)采集裝置的輸入端相接。實(shí)現(xiàn) 上述手段的具體測試組合結(jié)構(gòu)參見以下實(shí)施例一、實(shí)施例二。
實(shí)施例一 參見圖1、圖2，本實(shí)施例提供的示功圖測試組合結(jié)構(gòu)為皮帶式抽油機(jī)井示功圖測 試組合結(jié)構(gòu)。在皮帶式抽油機(jī)中，裝有滾筒7的轉(zhuǎn)軸13的兩端分別由一軸承座6支撐，軸 承座6由落座在底板1上的支架2支承，在軸承座6與支架2之間裝有載荷傳感器3，載荷 傳感器3由螺栓5、螺母4與軸承座6和支架2聯(lián)接。在一軸承座6的端蓋14上通過螺栓 15聯(lián)接有一只數(shù)字脈沖編碼式位移傳感器16，該數(shù)字脈沖編碼式位移傳感器16由法蘭盤 16c、傳感器主體16a、滾輪16b構(gòu)成，數(shù)字脈沖編碼式位移傳感器16的滾輪16b與轉(zhuǎn)軸13 的一端聯(lián)接，在轉(zhuǎn)軸的外側(cè)設(shè)有一數(shù)據(jù)采集器9，載荷傳感器3、數(shù)字脈沖編碼式位移傳感 器16的信號輸出端分別通過數(shù)據(jù)線12、數(shù)據(jù)線11與數(shù)據(jù)采集器9的信號輸入端相接。
由圖1可見，數(shù)據(jù)采集器9固定在抽油機(jī)上部的安全臺(tái)10的護(hù)欄8內(nèi)側(cè)上。
由圖2可見，數(shù)字脈沖編碼式位移傳感器16的滾輪16b與轉(zhuǎn)軸13的聯(lián)接方式為 在轉(zhuǎn)軸13的一端聯(lián)接有一伸出軸承座6的同心軸17，同心軸17與轉(zhuǎn)軸13同軸，數(shù)字脈沖 編碼式位移傳感器16的滾輪16b與同心軸17聯(lián)接。同心軸17與轉(zhuǎn)軸13間的聯(lián)接、滾輪 16b與同心軸17間的聯(lián)接均為鍵聯(lián)接。 結(jié)合圖1、圖2可見，本實(shí)施例的光桿負(fù)荷量測量原理為兩軸承座6所承受的載 荷之和F為光桿載荷量巳、傳動(dòng)拉力Fy滾筒與皮帶等自重G、皮帶與滾筒的摩擦力f之和， 即F = Fl+F2+f+G，且Fl = F2， f+G可視為常量(儀表在數(shù)據(jù)上以清零處理)，兩軸承座6 所承受的載荷之和可通過載荷傳感器3輸出的信號經(jīng)數(shù)據(jù)處理器9計(jì)算得出，進(jìn)而可得出 光桿載荷量；光桿位移量測量原理為設(shè)轉(zhuǎn)軸13上的滾筒7的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為R，數(shù)字脈沖編碼 式位移傳感器16的滾輪16b旋轉(zhuǎn)一周觸發(fā)x個(gè)脈沖，在測試時(shí)，滾輪16b的角速度與滾筒 7的角速度相同，由于光桿的直線位移量等于滾筒7的旋轉(zhuǎn)位移量，當(dāng)光桿從下(或上)死 點(diǎn)向上(或下)死點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)累計(jì)檢測了n個(gè)脈沖，則光桿向上(或向下)的位移量為 S= (n/x)*2nR。另外，根據(jù)轉(zhuǎn)軸13是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)可判定光桿是上行還是下行，即可測定 上死點(diǎn)或下死點(diǎn)。 另外，圖1、圖2所示的示功圖測試組合結(jié)構(gòu)同樣也適用于鏈條式抽油機(jī)，即圖1、 圖2中的滾筒7替換為天車輪，其它結(jié)構(gòu)不變，則構(gòu)成鏈條式抽油機(jī)井示功圖測試組合結(jié) 構(gòu)。 實(shí)施例二
參見圖3、圖4 本實(shí)施例提供的示功圖測試組合結(jié)構(gòu)為皮帶式抽油機(jī)井示功圖測試組合結(jié)構(gòu)。在 皮帶式抽油機(jī)中，裝有滾筒7的轉(zhuǎn)軸13的兩端分別由一軸承座6支撐，軸承座6由落座在 底板1上的支架2支承，在軸承座6與支架2之間裝有載荷傳感器3，載荷傳感器3由螺栓 5、螺母4與軸承座6和支架2聯(lián)接。在滾筒7的旁側(cè)設(shè)有一數(shù)字脈沖編碼式位移傳感器18 和數(shù)據(jù)采集器9，數(shù)字脈沖編碼式位移傳感器18的滾輪18a與滾筒7的外側(cè)相抵靠，載荷傳 感器3、數(shù)字脈沖編碼式位移傳感器18的信號輸出端與數(shù)據(jù)采集器9的信號輸入端之間分 別由數(shù)據(jù)線12、數(shù)據(jù)線19相接。
參見圖3 數(shù)字脈沖編碼式位移傳感器18固定在底板1上，數(shù)據(jù)采集器9固定在抽油機(jī)上部 的安全臺(tái)10的護(hù)欄8內(nèi)側(cè)上。 結(jié)合圖3、圖4可見，本實(shí)施例的光桿負(fù)荷量測量原理與實(shí)施例一相同；本實(shí)施例 的光桿位移量測量原理為設(shè)數(shù)字脈沖編碼式位移傳感器18的滾輪18a的半徑為r，滾輪 18a旋轉(zhuǎn)一周觸發(fā)x個(gè)脈沖，在測試時(shí)，滾輪18a的線速度與滾筒7的線速度相同，由于光桿 的直線位移量等于滾筒7的旋轉(zhuǎn)線移量也等于滾輪18a的旋轉(zhuǎn)線位移量，當(dāng)光桿從下(或 上)死點(diǎn)向上(或下)死點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)累計(jì)檢測了n個(gè)脈沖，則光桿向上(或向下)的位 移量為S二 (n/x)*2nr。同樣，根據(jù)轉(zhuǎn)軸13是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)可判定光桿是上行還是下行， 即可測定上死點(diǎn)或下死點(diǎn)。 同樣，圖3、圖4所示的示功圖測試組合結(jié)構(gòu)也適用于鏈條式抽油機(jī)，即圖3、圖4 中的滾筒7替換為天車輪，其它結(jié)構(gòu)不變，則構(gòu)成鏈條式抽油機(jī)井示功圖測試組合結(jié)構(gòu)。
另外，對于鏈條式或皮帶式抽油機(jī)來說，在抽油機(jī)的上部設(shè)有罩住天車輪或滾筒 的防護(hù)罩，因此，以上所述的數(shù)據(jù)采集器可固定在抽油機(jī)上部的防護(hù)罩內(nèi)。抽油機(jī)上部的防 護(hù)罩為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)采集器在其內(nèi)的固定也為常規(guī)技術(shù)，因此，本說明書中對此不做具體 示意。
權(quán)利要求
皮帶式、鏈條式抽油機(jī)井示功圖測試方法，其特征在于在皮帶式或鏈條式抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，由載荷傳感器測出支撐滾筒或天車輪的轉(zhuǎn)軸兩端的軸承座所承受的載荷數(shù)據(jù)，由位移傳感器測出滾筒或天車輪的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，將所測得的載荷數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集裝置采集、處理、傳輸，得出光桿的載荷、位移量及上下死點(diǎn)，進(jìn)而獲取示功圖。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮帶式、鏈條式抽油機(jī)井示功圖測試方法，其特征在于所述的載荷傳感器為應(yīng)變片式載荷傳感器，載荷傳感器聯(lián)接在軸承座與支架之間，所述的位移傳感器為數(shù)字脈沖編碼式位移傳感器，位移傳感器的轉(zhuǎn)動(dòng)件與轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)或與轉(zhuǎn)軸上的滾筒或天車輪抵靠，所述的數(shù)據(jù)采集裝置為智能監(jiān)控型數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集裝置安裝在抽油機(jī)上部安全臺(tái)的護(hù)欄內(nèi)側(cè)上或固定在抽油機(jī)上部的防護(hù)罩內(nèi)。
全文摘要
皮帶式、鏈條式抽油機(jī)井示功圖測試方法，在抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，由載荷傳感器測出支撐滾筒或天車輪的轉(zhuǎn)軸兩端的軸承座所承受的載荷數(shù)據(jù)，由位移傳感器測出滾筒或天車輪的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，將所測得的載荷數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集裝置采集、處理、傳輸，得出光桿的載荷、位移量及上下死點(diǎn)，進(jìn)而獲取示功圖。本發(fā)明提供的方法具有測試可靠、測試精度高的特點(diǎn)；采用本方法可使得測試裝置在設(shè)置上結(jié)構(gòu)緊湊、隱蔽防護(hù)性好，在使用上，達(dá)到使用壽命長的效果。
文檔編號G01L3/24GK101694408SQ20091018519
公開日2010年4月14日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者李劍, 陳明業(yè), 陳蕩, 陳虹 申請人:陳蕩;