抽油机示功图的获取系统和方法与流程

本发明涉及抽油机技术领域，具体涉及一种抽油机示功图的获取系统和一种抽油机示功图的获取方法。

背景技术：

反映抽油机悬点载荷随其位移变化规律的图形称为光杆(地面)示功图，它是示功仪在抽油机一个抽吸周期内测取的封闭曲线。目前大多通过绳随抽油杆移动而测量出油杆移动距离。但是在实际使用中，绳常因多次使用而损坏。为了解决上述技术问题，相关技术通过采用红外激光进行测距，而红外激光存在准确度低等问题。

技术实现要素：

本发明为解决上述技术问题，提供了一种抽油机示功图的获取系统和方法，能够方便准确地获取到抽油机示功图中的位移数据，从而所获取到的示功图能够准确地反映出抽油机的工况。

本发明采用的技术方案如下：

一种抽油机示功图的获取系统，包括：载荷传感器，所述载荷传感器用于采集所述抽油机光杆的载荷；加速度传感器，所述加速度传感器用于采集所述抽油机的抽油杆的加速度；控制器，所述控制器用于接收所述抽油机光杆的载荷和所述加速度传感器采集的所述抽油杆的加速度，并根据所述加速度传感器采集的所述抽油杆的加速度计算得到所述抽油杆的位移；上位机，所述上位机用于通过与所述控制器之间的通信连接接收所述抽油机光杆的载荷和所述抽油杆的位移，并根据所述抽油机光杆的载荷和所述抽油杆的位移生成示功图。

所述的抽油机示功图的获取系统还包括：辅助加速度传感器，所述辅助加速度传感器用于采集所述抽油机的抽油杆的加速度，所述控制器用于计算所述加速度传感器与所述辅助加速度传感器所采集的加速度的差值，如果所述差值的绝对值大于预设值，则所述控制器判定所述抽油杆损坏；如果所述差值的绝对值小于等于所述预设值，则所述控制器计算所述加速度传感器与所述辅助加速度传感器所采集的加速度的均值，并根据所述均值计算得到所述抽油杆的位移。

所述抽油杆包括杆头，所述杆头包括外螺纹接头、卸荷槽、推成面台肩、扳手方颈、凸缘和圆弧过渡区。

所述加速度传感器设置于所述圆弧过渡区内部，所述辅助加速度传感器设置于所述外螺纹接头内部。

所述控制器包括型号为msp430f1611的主控芯片。

所述的抽油机示功图的获取系统还包括：无线模块，所述控制器通过所述无线模块与所述上位机建立无线通信连接。

所述的抽油机示功图的获取系统还包括：电源模块，所述电源模块分别对所述载荷传感器、所述加速度传感器、所述控制器、所述辅助加速度传感器和所述无线模块进行供电。

一种抽油机示功图的获取方法，包括：通过载荷传感器采集所述抽油机光杆的载荷；通过加速度传感器采集所述抽油机的抽油杆的加速度；根据所述加速度传感器采集的所述抽油杆的加速度计算得到所述抽油杆的位移；根据所述抽油机光杆的载荷和所述抽油杆的位移生成示功图。

所述的抽油机示功图的获取方法还包括：通过辅助加速度传感器采集所述抽油机的抽油杆的加速度；计算所述加速度传感器与所述辅助加速度传感器所采集的加速度的差值；如果所述差值的绝对值大于预设值，则判定所述抽油杆损坏；如果所述差值的绝对值小于等于所述预设值，则计算所述加速度传感器与所述辅助加速度传感器所采集的加速度的均值，并根据所述均值计算得到所述抽油杆的位移。

本发明的有益效果：

本发明通过加速度传感器采集抽油机的抽油杆的加速度，并通过控制器根据加速度传感器采集的抽油杆的加速度计算得到抽油杆的位移，以及通过上位机接收抽油杆的位移并生成示功图，由此，能够方便准确地获取到抽油机示功图中的位移数据，从而所获取到的示功图能够准确地反映出抽油机的工况。

附图说明

图1为本发明实施例的抽油机示功图的获取系统的方框示意图；

图2为本发明一个实施例的抽油机示功图的获取系统的方框示意图；

图3为本发明一个实施例的抽油杆杆头的结构示意图；

图4为本发明实施例的抽油机示功图的获取方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例的抽油机示功图的获取系统，包括载荷传感器10、加速度传感器20、控制器30和上位机40。其中，载荷传感器用于采集抽油机光杆的载荷；加速度传感器20设置于抽油机的抽油杆上，用于采集抽油杆的加速度；控制器30用于接收抽油机光杆的载荷和加速度传感器20采集的抽油杆的加速度，并根据加速度传感器20采集的抽油杆的加速度计算得到抽油杆的位移；上位机40用于通过与控制器30之间的通信连接接收抽油机光杆的载荷和抽油杆的位移，并根据抽油机光杆的载荷和抽油杆的位移生成示功图。

根据本发明实施例的抽油机示功图的获取系统，通过加速度传感器采集抽油机的抽油杆的加速度，并通过控制器根据加速度传感器采集的抽油杆的加速度计算得到抽油杆的位移，以及通过上位机接收抽油杆的位移并生成示功图，由此，能够方便准确地获取到抽油机示功图中的位移数据，从而所获取到的示功图能够准确地反映出抽油机的工况。

进一步地，如图2所示，本发明实施例的抽油机示功图的获取系统还可包括辅助加速度传感器50，辅助加速度传感器50用于采集抽油机的抽油杆的加速度。控制器30可计算加速度传感器20与辅助加速度传感器50所采集的加速度的差值，如果差值的绝对值大于预设值，则控制器30判定抽油杆损坏；如果差值的绝对值小于等于预设值，则控制器30计算加速度传感器20与辅助加速度传感器50所采集的加速度的均值，并根据均值计算得到抽油杆的位移。

在本发明的一个具体实施例中，抽油杆的材质可为纤维增强塑料。抽油杆的公称直径为16mm(5/8in)，长度为1.0m。

在本发明的一个实施例中，抽油机的抽油杆包括图3所示的杆头，杆头包括外螺纹接头01、卸荷槽02、推成面台肩03、扳手方颈04、凸缘05和圆弧过渡区06。其中，加速度传感器20可设置于圆弧过渡区06内部，辅助加速度传感器50可设置于外螺纹接头01内部。

在本发明的实施例中，加速度传感器20和辅助加速度传感器50的设置位置不限于上述位置，二者优选设置于不同位置处。加速度传感器20和辅助加速度传感器50外围可设置有防止撞击损坏的缓冲垫。

由此，在不同位置的两个加速度传感器采集的加速度相差较大时，能够判断出抽油杆损坏。根据两个加速度传感器所采集的加速度计算位移，并根据该位移生成示功图，能够进一步提高位移地准确度，从而所获取到的示功图能够更加准确地反映出抽油机的工况。

在本发明的一个实施例中，控制器30可通过对加速度传感器20采集的加速度，或加速度传感器20采集的加速度与辅助加速度传感器50采集的加速度的均值进行二次积分获得抽油杆的位移。控制器30可包括型号为msp430f1611的主控芯片。该主控芯片采用2.2v供电，频率为1mhz时，工作模式下耗电330μa，lpm4低功耗模式下，耗电仅为0.2μa，同时该主控芯片还集成12位a/d转换器和10kbram，能够满足大量数据采集和处理的要求。本发明实施例采用加速度传感器与上述主控芯片获取位移数据，相对于通过红外激光采集位移数据，能够显著降低能耗。

在本发明的一个实施例中，上位机40可将生成示功图通过web平台进行展示。上位机40还可根据所生成的示功图对抽油机进行自动故障诊断，例如，当示功图充满度较低时，可判断出抽油机供液不足故障；当示功图出现不规则的波浪形状时，可判断出抽油机出砂故障。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，抽油机示功图的获取系统还可包括无线模块60，控制器30可通过无线模块60与上位机40建立无线通信连接。在本发明的一个具体实施例中，无线模块60可以为北斗短报文通信模块、wifi模块或gprs模块等。

在本发明的一个实施例中，抽油机示功图的获取系统还包括电源模块，电源模块可分别对载荷传感器10、加速度传感器20、控制器30、辅助加速度传感器50和无线模块60进行供电。

基于上述实施例的抽油机示功图的获取系统，本发明还提出一种抽油机示功图的获取方法。

如图4所示，本发明实施例的抽油机示功图的获取方法包括以下步骤：

s1，通过载荷传感器采集抽油机光杆的载荷。

s2，通过加速度传感器采集抽油机的抽油杆的加速度。

其中，加速度传感器可设置于抽油机的抽油杆上。

s3，根据加速度传感器采集的抽油杆的加速度计算得到抽油杆的位移。

具体地，可对加速度进行二次积分得到位移。

s4，根据抽油机光杆的载荷和抽油杆的位移生成示功图。

根据本发明实施例的抽油机示功图的获取方法，通过加速度传感器采集抽油机的抽油杆的加速度，然后根据加速度传感器采集的抽油杆的加速度计算得到抽油杆的位移，并根据抽油杆的位移并生成示功图，由此，能够方便准确地获取到抽油机示功图中的位移数据，从而所获取到的示功图能够准确地反映出抽油机的工况。

进一步地，本发明实施例的抽油机示功图的获取方法还可包括：通过辅助加速度传感器采集抽油机的抽油杆的加速度；计算加速度传感器与辅助加速度传感器所采集的加速度的差值；如果差值的绝对值大于预设值，则判定抽油杆损坏；如果差值的绝对值小于等于预设值，则计算加速度传感器与辅助加速度传感器所采集的加速度的均值，并根据均值计算得到抽油杆的位移。

在本发明的一个实施例中，加速度传感器可设置于圆弧过渡区内部，辅助加速度传感器可设置于外螺纹接头内部。在本发明的实施例中，加速度传感器和辅助加速度传感器的设置位置不限于上述位置，二者优选设置于不同位置处。加速度传感器和辅助加速度传感器外围可设置有防止撞击损坏的缓冲垫。由此，在不同位置的两个加速度传感器采集的加速度相差较大时，能够判断出抽油杆损坏。根据两个加速度传感器所采集的加速度计算位移，并根据该位移生成示功图，能够进一步提高位移地准确度，从而所获取到的示功图能够更加准确地反映出抽油机的工况。

在本发明的一个实施例中，还可将生成示功图通过web平台进行展示。

在本发明的一个实施例中，还可根据所生成的示功图对抽油机进行自动故障诊断，例如，当示功图充满度较低时，可判断出抽油机供液不足故障；当示功图出现不规则的波浪形状时，可判断出抽油机出砂故障。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。