專利名稱：一種基于單位沖程能量的抽油機(jī)變頻控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抽油機(jī)變頻相關(guān)技術(shù)，尤其是涉及一種基于單位沖程能量的抽油機(jī)變頻控制方法。
背景技術(shù)：
針對抽油機(jī)變頻控制的問題，國內(nèi)外常用的抽油機(jī)變頻裝置基本上是開環(huán)控制， 自動(dòng)化程度低，調(diào)整抽油機(jī)工作制度基本上靠手動(dòng)方式，不能實(shí)時(shí)的根據(jù)油井工況改變控制參數(shù)。有些智能變頻裝置具有閉環(huán)控制功能，但是需要應(yīng)用載荷、位移傳感器等裝置，在油田這種工況比較復(fù)雜的環(huán)境下不便于安裝和維護(hù)，降低了裝置的可靠性。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，在倪振文，趙來軍和職黎光所著的《智能化抽油系統(tǒng)在游梁式抽油機(jī)上的應(yīng)用》(大慶石油學(xué)報(bào)，2000二4(3)第71-73頁)中提出在各種摩擦、沖次一定的情況下，電動(dòng)機(jī)輸出功率與泵充滿度成正比，根據(jù)電機(jī)輸出功率和充滿度的關(guān)系實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)的實(shí)時(shí)閉環(huán)變頻控制。不足之處是在抽油機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，電機(jī)輸出功率是一個(gè)近似周期性變化的量，不便于作為控制參數(shù)控制抽油機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種提高抽油機(jī)效率、節(jié)約電能、降低了成本的基于單位沖程能量的抽油機(jī)變頻控制方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種基于單位沖程能量的抽油機(jī)變頻控制方法，其特征在于，包括以下步驟(1)測量抽油機(jī)的輸入電壓和輸入電流，計(jì)算抽油機(jī)的瞬時(shí)有功功率；(2)根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，利用電機(jī)的參數(shù)、輸入電壓和輸入電流，計(jì)算抽油機(jī)的實(shí)際運(yùn)行頻率；(3)基于自適應(yīng)線性最優(yōu)濾波的鎖相環(huán)技術(shù)，計(jì)算瞬時(shí)有功功率的周期；(4)計(jì)算抽油機(jī)單位沖程能量；(5)利用單位沖程能量作為控制參數(shù)，對抽油機(jī)進(jìn)行自動(dòng)變頻控制。所述的步驟(1)測量抽油機(jī)的輸入電壓和輸入電流，計(jì)算抽油機(jī)的瞬時(shí)有功功率具體為測量抽油機(jī)的三相定子電壓和電流，經(jīng)過3S/k變換為α β坐標(biāo)系上，即usa、 us0、isa、ise，所以抽油機(jī)的瞬時(shí)有功功率為ρ = usa isa+us0is0。所述的步驟(2)根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，利用電機(jī)的參數(shù)、輸入電壓和輸入電流，計(jì)算抽油機(jī)的實(shí)際運(yùn)行頻率具體為在靜止α β坐標(biāo)系上異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型為電壓方程
權(quán)利要求
1.一種基于單位沖程能量的抽油機(jī)變頻控制方法，其特征在于，包括以下步驟(1)測量抽油機(jī)的輸入電壓和輸入電流，計(jì)算抽油機(jī)的瞬時(shí)有功功率；(2)根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，利用電機(jī)的參數(shù)、輸入電壓和輸入電流，計(jì)算抽油機(jī)的實(shí)際運(yùn)行頻率；(3)基于自適應(yīng)線性最優(yōu)濾波的鎖相環(huán)技術(shù)，計(jì)算瞬時(shí)有功功率的周期；(4)計(jì)算抽油機(jī)單位沖程能量；(5)利用單位沖程能量作為控制參數(shù)，對抽油機(jī)進(jìn)行自動(dòng)變頻控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單位沖程能量的抽油機(jī)變頻控制方法，其特征在于，所述的步驟(1)測量抽油機(jī)的輸入電壓和輸入電流，計(jì)算抽油機(jī)的瞬時(shí)有功功率具體為測量抽油機(jī)的三相定子電壓和電流，經(jīng)過3s/k變換為α β坐標(biāo)系上，即Usa、Use、 isa、ise，所以抽油機(jī)的瞬時(shí)有功功率為P = usa isa +Us0 5β(1) ο
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于單位沖程能量的抽油機(jī)變頻控制方法，其特征在于，所述的步驟(2)根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，利用電機(jī)的參數(shù)、輸入電壓和輸入電流，
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于單位沖程能量的抽油機(jī)變頻控制方法，其特征在于，所述的步驟3)中的基于自適應(yīng)線性最優(yōu)濾波的鎖相環(huán)技術(shù)，計(jì)算瞬時(shí)有功功率的周期具體為在抽油機(jī)正常運(yùn)作是，單位沖程時(shí)間T和抽油機(jī)實(shí)際運(yùn)行頻率fs的關(guān)系為T = Const/fs(7)其中Const是個(gè)常數(shù)，根據(jù)抽油機(jī)工況確定，本發(fā)明設(shè)計(jì)中為600。沖程參考頻率為fref = 1/T (8)所述的瞬時(shí)有功功率的周期即為單位沖程時(shí)間T，以fMf作為基于自適應(yīng)線性最優(yōu)濾波的鎖相環(huán)技術(shù)的參考頻率，計(jì)算瞬時(shí)有功功率的周期T = l/fref0
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于單位沖程能量的抽油機(jī)變頻控制方法，其特征在于，所述的步驟4)中的計(jì)算抽油機(jī)單位沖程能量W具體為
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于單位沖程能量的抽油機(jī)變頻控制方法，其特征在于，所述的步驟幻中的利用單位沖程能量作為控制參數(shù)，對抽油機(jī)進(jìn)行自動(dòng)變頻控制具體為當(dāng)油井中出油變慢，而抽油機(jī)仍然以原來的速度運(yùn)行，此時(shí)測得W減小，通過變頻，降低轉(zhuǎn)速來增加單位沖程的時(shí)間，使W增大至參考Wref，具體為 Wref-W > Aff (10) fs減小，增加單位沖程時(shí)間T ； Wref-W < Aff (11) fs不變，保持單位沖程時(shí)間T不變； Wref-W < - Δ W (12) fs增加，減小單位沖程時(shí)間Τ; 其中Wref為參考單位沖程能量，AW為滯環(huán)環(huán)寬。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于單位沖程能量的抽油機(jī)變頻控制方法，包括以下步驟(1)測量抽油機(jī)的輸入電壓和輸入電流，計(jì)算抽油機(jī)的瞬時(shí)有功功率；(2)根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，利用電機(jī)的參數(shù)、輸入電壓和輸入電流，計(jì)算抽油機(jī)的實(shí)際運(yùn)行頻率；(3)基于自適應(yīng)線性最優(yōu)濾波的鎖相環(huán)技術(shù)，計(jì)算瞬時(shí)有功功率的周期；(4)計(jì)算抽油機(jī)單位沖程能量；(5)利用單位沖程能量作為控制參數(shù)，對抽油機(jī)進(jìn)行自動(dòng)變頻控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有提高抽油機(jī)效率、節(jié)約電能、降低了成本等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02P27/06GK102545775SQ201210014368
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者曼蘇樂, 李鴻彪 申請人:上海交通大學(xué)