抽油机及抽油机永磁电动机空载反电动势测量方法、装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及油田抽油机及油田抽油机永磁电动机领域，具体是一种抽油机及抽油机永磁电动机空载反电动势测量方法、装置。
【背景技术】
[0002]永磁电动机具有三大特点，电机效率高:转子采用钕铁硼永磁材料代替传统电励磁，减少了励磁损耗。空载损耗小Po<4%Pe，异步电机空载损耗Po >12%Pe，效率可达94 %，相比异步电机提高12%以上;起动力矩大:起动转距倍数为3.8倍，普通电机为1.6?1.8;运行功率因数高:额定电压下运行可获得较高的功率因数，功率因数>0.9，无功节电效果相当显著，因此永磁电动机得到了越来越广泛的应用。油田抽油机配套永磁电动机，占比已达到60%以上。
[0003]然而永磁电机有一项重要的特性，在负载率30%以下时，永磁电动机运行功率因数对电源电压的波动非常敏感。业内试验数据都表明:当电源电压等于永磁电动机空载反电动势时，永磁电动机的空载电流最小，运行功率因数达到0.97左右;而当电源电压大于或者小于永磁电动机空载反电动势时，永磁电动机的空载电流都会急剧增大。若电源电压与永磁电动机空载反电动势偏差大于5%，空载电流则扩大6-8倍，运行功率因数降到0.4左右。
[0004]油田抽油机是一种满载启动设备，且是一种周期性负载，负载率普遍低于30%，因此通过测量抽油机用永磁电动机空载反电动势，进行电力设施调整，以使电源电压等于其空载反电动势显得尤为重要。此外，永磁电动机的空载反电动势会随着使用时限的增长而发生改变。电机设计不合理、电机质量差都可引起新购永磁电动机使用一段时间出现退磁现象。评价抽油机用永磁电动机的退磁性能及新购抽油机用永磁电动机检验，测试永磁电动机空载反电动势是评判抽油机永磁电动机性能最重要的衡量指标。
[0005]而目前，对于永磁电动机空载反电动势测量，国标和业内有两种方式:一是用同极永磁电机或同步电机轴连接拖动测试永磁电机，开机运行后，检测待测试永磁电机绕组开路电压，即为其空载反电动势；二是测试样机空载运行，调整输入电压，检测电流最小值时的输入电压，可以近似视为永磁电动机空载反电动势。但这两种测量方式均需要把抽油机用永磁电动机运回测试场所进行测试，这需要耗费大量的人力物力，使用极不方便。此为现有技术的不足之处。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种抽油机及抽油机永磁电动机空载反电动势测量方法、装置，用于克服现有技术中对抽油机永磁电动机空载反电动势测量的测量弊端，便于在抽油机工作现场、在抽油机整机上直接进行永磁电动机空载反电动势的测量，从而提高对永磁电动机空载反电动势测量的效率。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供了一种抽油机永磁电动机空载反电动势测量方法，包括: 步骤A，通过外界供电电源为抽油机整机上的待测永磁电动机供电；
步骤B，实时采集所述待测永磁电动机的转速η、以及该待测永磁电动机定子绕组侧开路的电压；
步骤C，实时采集所述外界供电电源的供电电压与供电电流；
步骤D，依据上述采集的供电电压与供电电流，实时计算该待测永磁电动机的有功功率；
步骤Ε，基于上述计算出的有功功率，判定抽油机的行程状态；
步骤F，在判定抽油机处于下行程状态时，将当前计算出的有功功率PK分别与预先设定的功率阈值进行大小比较，且当判定当前计算出的有功功率PK与上述预先设定的功率阈值相等时，执彳丁步骤G;
步骤G、停止为所述的待测永磁电动机供电，之后执行步骤H;
步骤H、将当前采集的所述待测永磁电动机的转速η与该待测永磁电动机的额定转速N进行比较，且当所述的η=Ν时，执行步骤I;
步骤1、记录当前采集的定子绕组侧开路的电压，该电压即为所要测量的所述抽油机整机上的待测永磁电动机的空载反电动势。
[0008]其中，所述的预先设定的功率阈值的计算公式为 Pk=kl Xk2XPe，
其中，Pe为所述待测永磁电动机的额定功率； kl为所述抽油机整机的势能系数且0.3 <kl <0.6, k2为所述待测永磁电动机的空载功率系数，且:
当P<6时，k2=3.5%;
当8<P< 10 时，k2=4%;
当 12SP时，k2=4.5%;
其中所述的P为所述待测永磁电动机的极数。
[0009]其中，在上述步骤E中，所述的基于上述计算出的有功功率，判定抽油机的行程状态的方法为:
记录实时采集相关所述外界供电电源的供电电压与供电电流的时间，建立基于所述计算出的该待测永磁电动机的有功功率与上述记录的时间的功率时间曲线；
实时计算所建立的功率时间曲线的曲线斜率k，并将当前计算出的曲线斜率k与数值O进行大小比较；
若比较结果为k>0，则判定抽油机当前处于上行程状态，否则判定抽油机当前处于下行程状态。
[0010]本发明还提供了一种使用上述抽油机永磁电动机空载反电动势测量方法的抽油机永磁电动机反电动势测量装置，包括:
电源接口，用于接通外界供电电源；
电动机接口，与所述的电源接口电连接，用于实现所述待测永磁电动机与外界供电电源的电连接；
断电控制单元，设置在电源接口与电动机接口之间，用于切断所述待测永磁电动机与外界供电电源； 供电电压采集单元，用于采集所述外界供电电源的供电电压；
供电电流采集单元，用于采集所述外界供电电源的供电电流；
转速采集单元，用于采集所述待测永磁电动机的转速；
存储单元，用于本装置所涉及信息的存储；
电动机定子绕组侧开路电压采集单元，用于实时采集所述待测永磁电动机定子绕组侧开路的电压；
信号处理与控制单元，与所述的断电控制单元、供电电压采集单元、供电电流采集单元、转速采集单元、存储单元和电动机定子绕组侧开路电压采集单元分别电连接，用于依据上述采集的供电电压与供电电流，实时计算上述待测永磁电动机的有功功率;并基于上述计算出的有功功率，判定抽油机的行程状态，并在判定抽油机处于下行程状态时、将当前计算出的有功功率PK分别与预先设定的功率阈值进行大小比较，且当判定当前计算出的有功功率PK与上述预先设定的功率阈值相等时，停止为所述待测永磁电动机供电，之后分别将当前采集的所述待测永磁电动机的转速η与所述待测永磁电动机的额定转速N进行比较，且在比较结果为η=Ν时，对当前采集的定子绕组侧开路的电压进行存储，该存储的电压即为所要测量的所述抽油机整机上的待测永磁电动机的空载反电动势。
[0011 ]作为优选，该抽油机永磁电动机反电动势测量装置还包括壳体，所述的电源接口和电动机接口分别设置在所述的壳体上，所述的断电控制单元、存储单元、供电电压采集单元、供电电流采集单元和信号处理与控制单元均设置在所述的壳体内，所述的转速采集单元和电动机定子绕组侧开路电压采集单元分别设置在所述的壳体外。
[0012I 此外，该抽油机永磁电动机反电动势测量装置还包括显示单元，用于实时显示上述所采集的所述待测永磁电动机定子绕组侧开路的电压、所采集的该待测永磁电动机的转速η、所采集的该待测永磁电动机定子绕组侧开路的电压、所计算出的该待测永磁电动机的有功功率、以及所建立的功率时间曲线中的至少一种。
[0013]作为优选，该抽油机永磁电动机反电动势测量装置还包括无线传输单元，用于实现与远程监控终端的通信。
[0014]可选地，所述的断电控制单元为中间继电器、电子开关、开关电路中的任意一种。
[0015]作为对本发明的进一步限定，本发明所述的抽油机永磁电动机反电动势测量装置还包括输入单元，所述的输入单元与所述的信号处理与控制单元相连，用于实现上述预先设定的功率阈值的修改。
[0016]此外，所述的基于上述计算出的有功功率，判定抽油机的行程状态的方法为: 记录实时采集所述外界供电电源的供电电压与供电电流的时间，建立基于所述计算出的该待测永磁电动机的有功功率与上述记录的时间的功率时间曲线；
实时计算所建立的功率时间曲线的曲线斜率k，并将当前计算出的曲线斜率k与数值O进行大小比较；
若比较结果为k>0，则判定抽油机当前处于上行程状态，否则判定抽油机当前处于下行程状态。
[0017]本发明还提供了一种抽油机，包括配合使用的驴头、游梁、连杆、曲柄机构、减速箱和永磁电动机，还包括如上所