一種基于最佳抽油速度或時間識別的抽油機控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本實用新型設及一種控制系統(tǒng)，具體是一種基于最佳抽油速度或時間識別的抽油 機控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 抽油機是油田開采過程中最主要的耗電設備，現(xiàn)在使用中的普遍是游梁式抽油 機。抽油機啟動時電流較大，為了可靠的啟動，抽油機所配置的電機一般都是選型放大，運 樣就會導致電機正常運行時經(jīng)常存在大馬拉小車情況，運行效率低下。同時油田往往有好 多是已經(jīng)運行了多年的老油井，油井的產(chǎn)油量不是很固定。使得柱塞累經(jīng)常工作在空抽或 者抽油量不足情況，運樣就導致了游梁式抽油機機械設備的無效磨損，增加了設備的運行 維護成本。同時還造成了電能的白白浪費。
[0003] 抽油機上行工作過程:如圖2所示，游動凡爾7受油管內(nèi)活塞4W上液柱的壓力作用 而關閉，并排出活塞4沖程一段液體，固定凡爾5由于累筒內(nèi)壓力下降，被油套環(huán)型空間液柱 壓力頂開，井內(nèi)液體進入累筒內(nèi)，充滿活塞上行讓出的空間。
[0004] 抽油機下行工作過程:如圖2所示，由于累筒2內(nèi)液柱受壓，壓力增高，使固定凡爾5 關閉，在活塞繼續(xù)下行中，累內(nèi)壓力繼續(xù)升高，當累筒2內(nèi)壓力超過油管內(nèi)液柱壓力時，游動 凡爾7被頂開，液體從累筒內(nèi)經(jīng)過活塞4上行進入油管6。
[0005] 在一個沖程中，柱塞累完成一次上行和下行過程，即進油和排油一次?；钊粩噙\ 動，游動凡爾7與固定凡爾5不斷交替關閉和打開，井內(nèi)液體不斷進入累筒2,最終到達地面 儲油罐或通過輸油管道輸送。
[0006] 目前油田通常采用的方法為:調(diào)整機械沖程，改變抽油速度，或者將工頻連續(xù)抽油 方式改為時間繼電器控制的定時間抽方式，還有采用變頻器+PLCW多段速程序方式運行及 動態(tài)功圖動液面的檢測調(diào)沖。
[0007] 運些方式存在W下方面問題，調(diào)整抽油機機械沖程，容易使抽油機平衡發(fā)生較大 變化，經(jīng)常需要調(diào)平衡作業(yè)，造成勞動成本增加，間接增加采油成本。間抽采油方式在冬季 時容易出現(xiàn)油管凍死，長時間不出油的情況。變頻多段速模式可W適當提高效率，但是多段 速度頻率/時間很難找準，想進一步提升抽油機運行效率很難，功圖動液面的檢測受傳感器 成本，質(zhì)量穩(wěn)定性和不同油井的參數(shù)變化的影響很大，調(diào)試麻煩，對專業(yè)要求很高，一直未 能大面積的成功推廣和應用。
[000引應用電機實時輸出功率和轉(zhuǎn)矩計算的模糊控制方法，是近兩年廣泛研究的方向， 由于影響電機實時輸出功率和轉(zhuǎn)矩的外部因素有多種多樣，有機械傳動損耗，油桿磨擦損 耗，油桿腐蝕變形引起的損耗，累漏損耗等等。對動態(tài)液面的數(shù)學模型計算，很難做出實用 化的智能抽油控制系統(tǒng)。
[0009] 變頻器在抽油機下行過程中，由于重力加速度作用存在過電壓失速情況，此時如 不施加方式加 W控制，就會引起變頻器主回路直流過電壓報警。
[0010] 現(xiàn)有通用控制方法有：
[0011] 加裝制動電阻，對抽油機下行過程中的過電壓進行能耗釋放，又稱電阻能耗制動， 運種方法簡單，加裝成本低，但嚴重浪費電能。
[0012] 多臺機組共直流母線并聯(lián)控制，將下行過程中的能量傳遞給其它上行過程中的變 頻器，運種方法對于叢式井組，施工簡單，節(jié)能效果好，但是對于單臺抽油機就不行。
[0013] 加裝能量回饋單元或使用四象限專用變頻器，將下行過程中的能量回饋到電網(wǎng)， 運種方法成本較高，部分回饋單元回饋電網(wǎng)的波形質(zhì)量很差，對電網(wǎng)影響很大，不適合大面 積推廣應用。 【實用新型內(nèi)容】
[0014] 本實用新型的目的在于提供一種基于最佳抽油速度或時間識別的抽油機控制系 統(tǒng)，W解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0015] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案：
[0016] -種基于最佳抽油速度或時間識別的抽油機控制系統(tǒng)，包括全閉環(huán)控制器、數(shù)據(jù) 采集控制單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、觸摸顯示監(jiān)控單元、液面動態(tài)數(shù)據(jù)處理模塊、整流模塊、驅(qū)動 模塊、限流電阻模塊、控制模塊、逆變模塊、電機、頻率驅(qū)動模塊、抑制過壓失速控制單元和 電機轉(zhuǎn)矩功率數(shù)據(jù)模塊，所述全閉環(huán)控制器連接液面動態(tài)數(shù)據(jù)處理模塊、頻率驅(qū)動模塊、抑 制過壓失速控制單元和電機轉(zhuǎn)矩功率數(shù)據(jù)模塊，全閉環(huán)控制器通過整流模塊依次連接驅(qū)動 模塊、限流電阻模塊、控制模塊、逆變模塊和電機，所述全閉環(huán)控制器的供電接口設置電流 采樣裝置，電流采樣裝置連接數(shù)據(jù)采集控制單元的輸入端，而數(shù)據(jù)采集控制單元連接數(shù)據(jù) 傳輸單元和觸摸顯示監(jiān)控單元。
[0017] 作為本實用新型進一步的方案:所述數(shù)據(jù)傳輸單元包括有線數(shù)據(jù)傳輸單元和無線 數(shù)據(jù)傳輸單元。
[0018] 作為本實用新型再進一步的方案:所述電流采樣裝置為互感式采樣裝置。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:通過全閉環(huán)控制器拖動抽油機的電 機，通過電機的電流/轉(zhuǎn)矩實時變化情況，經(jīng)過計算得出液面的動態(tài)模擬數(shù)據(jù)模型，通過模 糊控制算法，計算出實時需要的輸出轉(zhuǎn)速，W實現(xiàn)更好的節(jié)能效果，達到供采平衡，智能增 效，提局機義效率。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖2為抽油機上行程狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖3為抽油機下行程狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖4為油井壓力降落曲線。
[0024] 圖5為油井壓力恢復曲線。
[0025] 圖6為液位/頻率模糊控制智能抽油線性圖。
[00%]圖中：推油桿1、累筒2、對套3、活塞4、固定凡爾5、油管6、游動凡爾7、下死點8、液面 9、油層10、上死點11。
【具體實施方式】
[0027] 下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0028] 請參閱圖1，本實用新型實施例中，一種基于最佳抽油速度或時間識別的抽油機控 制系統(tǒng)，包括全閉環(huán)控制器、數(shù)據(jù)采集控制單元、有線/無線數(shù)據(jù)傳輸單元、觸摸顯示監(jiān)控單 元、液面動態(tài)數(shù)據(jù)處理模塊、整流模塊、驅(qū)動模塊、限流電阻模塊、控制模塊、逆變模塊、電 機、頻率驅(qū)動模塊、抑制過壓失速控制單元、電機轉(zhuǎn)矩功率數(shù)據(jù)模塊，所述全閉環(huán)控制器連 接液面動態(tài)數(shù)據(jù)處理模塊、頻率驅(qū)動模塊、抑制過壓失速控制單元和電機轉(zhuǎn)矩功率數(shù)據(jù)模 塊，全閉環(huán)控制器通過整流模塊依次連接驅(qū)動模塊、限流電阻模塊、控制模塊、逆變模塊和 電機，從而實現(xiàn)抽油控制。
[0029] 所述全閉環(huán)控制器的供電接口設置電流采樣裝置，電流采樣裝置連接數(shù)據(jù)采集控 制單元的輸入端，從而對電流變化信息進行采用，而數(shù)據(jù)采集控制單元連接有線/無線數(shù)據(jù) 傳輸單元和觸摸顯示監(jiān)控單元。所述電流采樣裝置為互感式采樣裝置。
[0030] 采用全閉環(huán)控制器為核屯、，與數(shù)據(jù)采集控制單元一體的控制系統(tǒng);通過全閉環(huán)控 制器控制驅(qū)動抽油機驅(qū)動電機，通過電機的電流/轉(zhuǎn)矩實時變化情況，經(jīng)過計算，得出液面 的動態(tài)模擬數(shù)據(jù)模型，通過模糊控制算法，計算出實時需要的輸出轉(zhuǎn)速。
[0031] 液面的變化直接反應在電機輸出功率的變化，通過電流采樣裝置對輸入電流采 樣，實時測量液量變化情況，自動實時更新抽油機專用智能控制器