抽油机快速自动调平衡控制装置的制作方法

本实用新型涉及油田生产用游梁式抽油机，具体地说是抽油机快速自动调平衡控制装置。

背景技术：

油田生产抽油机通常采用平衡配重来降低上下行过程中减速箱输出轴扭矩差，通过调节配重的位置或者配重的重量使抽油机运行处于平衡状态，使电机、减速箱的载荷均匀变化，减少不平衡扭矩对抽油机系统产生的危害。生产现场通常采用电机电流峰值法计算油井平衡度，手动停机调节平衡配重在曲柄上的位置。存在平衡不能一次调节到位，调节合格率低，人工操作过程中平衡块易脱落，存在安全隐患等问题，人工操作效率低，停井操作影响油井生产。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供抽油机快速自动调平衡控制装置，当平衡度不能满足设定范围要求时，判断平衡配重需要调整的方向，计算平衡配重需要移动的距离，通过平衡调节驱动装置将平衡一次调整到位，使抽油机系统平稳运行。

为了达成上述目的，本实用新型采用了如下技术方案，抽油机快速自动调平衡控制装置，包括载荷传感器、倾角传感器、可移动平衡配重、平衡驱动装置，所述载荷传感器安装在光杆夹持装置与悬绳器之间位置，所述倾角传感器安装在游梁上，所述平衡驱动装置与可移动平衡配重连接，两者均安装在曲柄上。

所述平衡驱动装置包括配重驱动电机、配重驱动减速器、传动机构，依次互相连接；所述可移动平衡配重通过滑动式轨道安装在曲柄上，所述平衡驱动装置通过自身的传动机构连接可移动平衡配重。

还包括控制柜，所述控制柜包括数据采集模块、数据处理及控制模块、电源模块等。所述电机以及配重移动电机均与电源模块连接，所述配重移动电机还与数据处理及控制模块连接，所述载荷传感器与倾角传感器与数据采集模块连接。

所述控制柜根据载荷传感器、倾角传感器及电机参数计算平衡度、可移动平衡配重调节方向和调节距离，输出控制信号给平衡驱动装置，驱动可移动平衡配重移动。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

1、实时监测油井平衡率，根据平衡率变化及时进行调整，使抽油系统运行在最佳平衡状态；

2、平衡调节计算精度高，调整一次到位，缩短系统调整时间；

3、实现不停机自动调节，提高系统运行效率。

附图说明

图1为本实用新型抽油机快速自动调平衡控制装置的结构示意图；

图2为控制装置自动快速调平衡流程；

图中：1、载荷传感器；2、倾角传感器；3、可移动平衡配重；4、平衡驱动装置；5、减速器；6、电机；7、控制柜。

具体实施方式

有关本实用新型的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。

根据图1，抽油机快速自动调平衡控制装置，包括控制柜7、载荷传感器1、倾角传感器2、可移动平衡配重3、平衡驱动装置4，所述载荷传感器1安装在光杆夹持装置与悬绳器之间位置，所述倾角传感器2安装在游梁上，所述平衡驱动装置4与可移动平衡配重3连接，两者安装在曲柄上。所述平衡驱动装置包括配重驱动电机、配重驱动减速器、传动机构，依次互相连接。所述可移动平衡配重通过滑动式轨道安装在曲柄上，所述配重驱动电机、配重驱动减速器、传动机构依次安装在曲柄上，并通过传动机构连接可移动平衡配重。所述控制柜7包括数据采集模块、数据处理及控制模块、电源模块等。所述电机6以及配重移动电机均与电源模块连接，所述配重移动电机还与数据处理及控制模块连接，所述载荷传感器1与倾角传感器2与数据采集模块连接。控制柜7通过载荷传感器1检测抽油机悬点载荷，同时通过安装在抽油机游梁上的倾角传感器2检测游梁倾角，以此为依据计算悬点的位移。通过检测到的载荷和位移以及可移动平衡配重3的参数，计算减速器5输出轴上的扭矩；控制柜7还检测其输入端的电压、电流、功率等参数，从而计算出电机6及减速器5输出轴的扭矩。控制柜7依据计算出的减速器5输出轴扭矩进行平衡度计算。当平衡度不能满足要求时，控制柜7根据检测到的输入功率及可移动平衡配重3的参数，计算平衡配重移动距离。根据计算结果，控制柜7输出控制信号给平衡驱动装置，控制可移动平衡配重3向内或向外移动，减小或增加平衡，将平衡一次调整到位，使抽油机系统平稳运行。

实施例1：平衡度计算：计算减速箱输出轴扭矩有两种方法：一种是检测电机输入有功功率，通过电机模型及电机至减速箱输出轴的动力传动模型，计算减速箱输出轴扭矩；另一方法是检测悬点载荷、游梁倾角位移，计算悬点载荷、配重载荷在减速箱输出轴上的扭矩。

分别采用以上两种方法计算出减速箱上下冲程扭矩，然后计算出上下冲程扭矩的平均值，再将两种方式下的扭矩进行加权平均，得到上下冲程的平均扭矩，将下冲程平均扭矩除以上冲程平均扭矩，得到平局扭矩平衡度；将上下冲程峰值扭矩进加权平均，分别得到上下冲程平均峰值扭矩，将下冲程平均峰值扭矩除以上冲程平均峰值扭矩，得到峰值扭矩平衡度。

根据上下冲程扭矩峰值差值情况计算平衡度，当上下冲程扭矩峰值差值在设定范围内，则以平局扭矩平衡率为抽油机平衡度；当上下冲程扭矩峰值差值超出设定范围，则对平局扭矩平衡率及峰值扭矩平衡度进行加权平均，结果作为抽油机平衡度。

平衡调节：当平衡度小于设定值区间时，控制柜输出信号驱动电机正转，通过丝杠驱动可移动平衡配重向远离曲柄轴方向移动，加大平衡力矩；当平衡度大于设定值区间时，控制柜输出信号驱动电机反转，通过丝杠驱动可移动平衡配重向靠近曲柄轴方向移动，减小平衡力矩。

本实用新型基于具有电动调节平衡配重位置的抽油机，通过检测悬点载荷、游梁倾角、电参数等数据，计算抽油机平衡度。当平衡度不能满足设定范围要求时，判断平衡配重需要调整的方向，计算平衡配重需要移动的距离，通过平衡调节驱动装置将平衡一次调整到位，使抽油机系统平稳运行。控制装置自动快速调平衡流程见图2。

控制柜自动快速调平衡流程：采集悬点载荷、游梁倾角、电机功率、电压、电流等数据计算平衡度，当平衡度超出设定范围后，对平衡配重调节方向及调节距离进行计算。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，非用以限定本实用新型的专利范围，其他运用本实用新型的专利精神的等效变化，均应俱属本实用新型的专利范围。