功率平衡数字化自动控制抽油方法和采油机器人的制作方法_4

文档序号:8296213阅读:来源:国知局
固定有隔板并将固定箱分为固定配重腔和活动配重腔,在固定配重腔内填充有固定配重物42,在活动配重腔中安装有活动配重块36,在固定箱上固定安装有能挡住活动配重块36的保险挡杆37。在固定配重箱的右端上部固定安装有移动箱缓冲块39,在固定配重箱的右端下部固定安装有挡块40。这样,通过带平衡电机的减速器23正转或反转,联轴器24带动丝杠26旋转,丝母29带动移动式配重箱28在平衡吊臂7上左右移动,从而平衡抽汲过程中悬点载荷的变化。在移动式配重箱28的内侧安装有四个滚轮41,更好的起到支撑和导向作用。当移动式配重箱28移动到平衡吊臂7的两端,配重箱上的感应板35接近上行程感应开关34或下行程感应开关38时,下行程感应开关或上行程感应开关发出限位停止信号,通过中央处理器、调平衡控制继电器、平衡电机交流接触器控制带平衡电机的减速器23停止运转,使移动式配重箱28停止移动;上行程感应开关34和下行程感应开关38与感应板35相互配合,用于移动式配重箱28左右行程的限位保护;曲柄9上设置有三个曲柄销孔,用于调整冲程用。在固定块30的外端可通过紧固螺栓32固定安装有能挡住丝母29的盖板31。固定配重物42可采用复合材料混凝物等现有公知的材料,在满足配重的基础上起到降低制造成本的作用。保险挡杆37起到保护活动配重块36的作用,防止在运行过程中活动配重块36掉落;通过调整移动箱和固定箱的活动配重腔内的活动配重块36的数量粗调平衡,通过改变移动式配重箱28的位置来精确调节平衡,通过调整活动配重块36的数量和改变移动式配重箱28的位置二者结合,使采油机器人既容易达到平衡又能保持平衡。
[0051]如附图1所示,悬绳器I包括悬绳器体、载荷传感器17和悬绳;在悬绳器体上安装有载荷传感器17。
[0052]如附图1、5所示,底座12上固定安装有数字化控制柜14,在数字化控制柜14内固定安装有中央处理器、通信模块、电源模块、显示模块、电量模块、三相电参数采集装置、控制面板、启停控制继电器、变频器、主电机变频交流接触器、主电机工频交流接触器、电机综合保护器、调平衡控制继电器、平衡电机交流接触器和电流变送器;载荷传感器17的信号输出端通过载荷传感器线缆18和下连接电缆21与中央处理器的第一信号输入端电连接在一起,冲程过程测量器的信号输出端通过活动电缆19和下连接电缆21与中央处理器的第二信号输入端电连接在一起,在带平衡电机的减速器23的电源输入线上安装有电流变送器,电流变送器的信号输出端和中央处理器的第三信号输入端通过导线电连接在一起,下行程感应开关和上行程感应开关的信号输出端通过上连接电缆20、活动电缆19和下连接电缆21与中央处理器的第四信号输入端电连接在一起,下行程感应开关和上行程感应开关的信号输出端通过上连接电缆20、活动电缆19和下连接电缆21与调平衡控制继电器的信号输入端电连接在一起,中央处理器的第一信号输出端和调平衡控制继电器的信号输入端通过导线电连接在一起,调平衡控制继电器的信号输出端和平衡电机交流接触器的信号输入端通过导线电连接在一起,平衡电机交流接触器的输出端和平衡电机的输入端通过导线电连接在一起,平衡电机交流接触器的输出端和电流变送器的信号输入端通过导线电连接在一起,中央处理器的第二信号输出端和启停控制继电器的信号输入端通过导线电连接在一起,启停控制继电器的信号输出端和主电机工频交流接触器的信号输入端通过导线电连接在一起,主电机工频交流接触器的输出端和主电机15的输入端通过导线电连接在一起,启停控制继电器的信号输出端和主电机变频交流接触器的信号输入端通过导线电连接在一起,主电机变频交流接触器的输出端和主电机15的输入端通过导线电连接在一起。
[0053]根据需要,在带平衡电机的减速器23动力输出轴的左端固定有四方头22或六方头,在固定配重箱44上固定安装有摇把支撑座43;或/和,在底座12上安装有皮带轮快换装置,皮带轮快换装置的下端铰接在底座12上,皮带轮快换装置的上端面上固定安装有主电机15,支架5上铰接有支撑杆,在游梁3上有对应连接支撑杆的铰座;或/和,在底座12的左部固定安装有缓冲装置11;或/和,三相电参数采集装置为电参数动态平衡测试仪或电流互感器。这样,在停电或带平衡电机的减速器23损坏或供电电缆损坏或手摇调平衡或维修作业时,可用手摇把10或扳手人工转动四方头22或六方头,使带平衡电机的减速器23正向或反向旋转,通过丝杠26使移动式配重箱28在平衡吊臂7上左右移动。缓冲装置11便于本发明发生悬点失载后,平衡吊臂7的左端撞击缓冲装置11释放冲击能量,有效保护减速器8和主电机15等部件。载荷传感器17、角位移传感器16和带平衡电机的减速器23通过载荷传感器线缆18、活动电缆19、上连接电缆20和下连接电缆21与数字化控制柜14通过可以快速连接的接头连接在一起,特别是游梁3和支架5之间的活动电缆19、上连接电缆20和下连接电缆21通过可以快速连接的接头连接在一起,并且活动电缆19与下连接电缆21连接的接头朝上,减小对接头的弯折损伤,延长活动电缆使用寿命,且便于更换。
[0054]本发明的有益效果:
I)本发明采用了移动式自动调平衡结构,通过调整移动箱和固定箱的活动配重腔内的活动配重块36的数量粗调平衡,通过改变移动式配重箱28的位置精确调节平衡,二者结合,使抽油机更容易实现各种工况下不同悬点载荷所需的平衡调整,在生产实践中可提高平衡率,保护抽油机并降低生产成本。
[0055]2)可通过手摇把10移动移动式配重箱28,即使带平衡电机的减速器23损坏、带平衡电机的减速器23供电电路损坏、通讯中断,仍能人工手摇调平衡,使抽油机继续使用,无安全隐患,也不会造成停井影响产量。
[0056]3)在底座12的左部固定安装有缓冲装置11,悬点失载后平衡吊臂7的左端撞击缓冲装置11释放冲击能量,有效保护减速器和主电机15等部件,解决了游梁平衡抽油机悬点失载后安全保护难题。
[0057]4)具有变频、工频两种运行方式,变频故障时可自动切换到工频运行。
[0058]5)实时自动测量和计算相电压、相电流、频率、正向有功电能、负向有功电能等电参量,能实现电参曲线绘制和显示,根据电功率和电流数据计算抽油机当前平衡状态,给出平衡调整方案,并自动进行平衡调节,将功率平衡度和电流平衡度相结合既保护了抽油机又实现了节能。
[0059]6)实时自动测量悬点载荷、位移,能实现示功图绘制和冲程、冲次、悬点最大载荷、悬点最小载荷、光杆功率等信息的实时显示,依据泵的充满度自动调节冲次,可提高泵的充满度和泵效,并分析油井供液能力,对符合条件的井提出间抽方案,并按设定条件进行自动间抽控制,进一步延长修井周期。
[0060]7)采集油井压力、温度、油井日产液量、有效扬程、油井液体密度等数据,在中央处理器或上位站控计算机上安装抽油机井系统效率计算软件和有杆泵抽油井故障诊断专家系统,自动计算分析抽油机井系统效率、地面效率、井下效率和泵效,通过对抽油机井的示功图和各项参数曲线进行迭加和并列对比分析,使抽油机具备记忆和自学习功能,实现抽油机就地智能化控制和故障诊断预测报警,提高抽油机井的安全生产和系统效率。
[0061]8)通过通信模块实现数据远传和远程开关井控制,并与油田生产管理系统无缝接入,可将数据导入油田数据库存储,自动计录抽油机井的开机时间、运行时间、采集各项参数的时间曲线、频率、功率因数、电能累计、系统效率,生成油井生产日志和油田生产管理所需要的各种数据报表和曲线。
[0062]9)实现了抽油机井的计算机网络管理,使抽油机井系统效率远程在线实时监控和自动优化成为现实,提高抽油机井系统效率,不但简化操作、方便快捷、节约人工、同时也达到节能减排、提高经济效益的目的。
[0063]以上技术特征构成了本发明的实施例,其具有较强的适应性和实施效果,可根据实际需要增减非必要的技术特征,来满足不同情况的需求。
【主权项】
1.一种功率平衡数字化自动控制抽油方法,其特征在于包括采油机器人,该采油机器人包括主电机、游梁、平衡吊臂、曲柄和悬绳器;在游梁的左端固定安装有平衡吊臂,在平衡吊臂上分别安装有移动式配重箱和能使移动式配重箱左右移动的驱动装置,在采油机器人上安装有冲程过程测量器,在悬绳器上固定安装有载荷传感器;还包括中央处理器和三相电参数采集装置,该三相电参数采集装置安装在供电输入端上;该方法按下述步骤进行: 第一步,在每次的冲程过程中,中央处理器对采集到的电流值和电压值进行计算,得到下冲程中的平均功率值Pt和上冲程中的平均功率值P±,并进行大小比较,以较大值为分母即P大,以较小值为分子即P+,然后计算功率平衡度值H2即H2= P7> /P大; 第二步,按设定的冲程次数N次得到N个功率平衡度值H2,对N个功率平衡度值H2进行算术平均后得到功率平衡度平均值,然后进行比较处理,功率平衡度下限设定值为A21,功率平衡度调节目标下限设定值为A22 ; 当N次冲程后,值符合A21 (取^^为功率平衡状态,不对移动式配重箱进行调节; 当N次冲程后,值小于A21且Pt小于P±时为功率欠平衡状态,此时通过驱动装置使移动式配重箱向左移动,使功率平衡度平均值达到A22 ( H2n ; 当N次冲程后,值小于
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