塔式抽油机控制方法及使用该方法的塔式抽油机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及塔式抽油机，具体涉及一种塔式抽油机控制方法及使用该方法的塔式 抽油机。
【背景技术】
[0002] 抽油机是油田主要采油设备，游梁式抽油机占抽油机90 %以上，其历史可以和油 田历史相同，经过长时间发展，在电气和机械上没有什么发展空间。由于现在电梯技术、变 频技术和控制理论的发展成熟，塔式抽油机在机械结构上参照电梯结构，改变原来游梁式 抽油机的机械结构方式，电气采用先进变频技术和控制系统，达到智能化抽油机(塔式抽油 机）。如图1所示，目前常见的塔式抽油机包括油杆及配电箱，钢丝绳的一端系在油杆上，另 一端绕过滚轮及皮带轮后系在平衡板上，在平衡板的一边由上至下依次设有上限开关、接 近开关及下限开关，在平衡板的一边设有失载开关。皮带轮与电机相联结，在电机上有编码 器及抱闸装置，失载开关、上限开关、接近开关、下限开关、电机、抱闸装置及编码器连接配 电箱。在配电箱内设有PLC、变频器、触摸屏及电器。失载开关、上限开关、接近开关、下限开 关、触摸屏、编码器及变频器连接PLC，电机连接变频器。
[0003] 现在有多种对上述塔式抽油机进行控制的方法，钢丝绳损坏频繁，更换钢丝绳是 很复杂和麻烦的事。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种延长钢丝绳寿命且能对皮带传 动产生误差进行自动补偿使冲程精确的塔式抽油机控制方法及使用该方法的塔式抽油机。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供的塔式抽油机控制方法，包括如下步骤：
[0006] 步骤1，塔式抽油机上电后初始化；
[0007] 步骤2,读取预先设定的参数；
[0008] 步骤3,等待设备运行信号，若得到运行信号则进入下一步；
[0009] 步骤4,计算并设定上下冲程频率及变频器加减速时间；其中
[0010] 所述步骤4包括：
[0011] 步骤4.1，设定同步电机的参数，该参数包括:额定频率F0、极数、电压;设定系统参 数，电机每转一圈钢丝绳提升长度J5、上冲程J1、下冲程J2、上冲程时间T1、下冲程时间T2; [00 12]步骤4.2，计算额定转速RO =额定频率FO/极数X 2，总长J3 = J1+J2，上升时平均电 机转速Rl = J3/J5/T1，电机上升运行转速R2 = R1 X 2，对应电机上升运行频率Fl =额定频率 FO/额定转速RO XR2，若电机上升运行频率Fl大于电机额定频率FO，则设定电机上升运行频 率Fl =电机额定频率F0;
[0013] 步骤4.3，计算下降时平均电机转速R3 = J3/J5/T2，电机下降运行转速R4 = R3 X 2， 对应电机下降运行频率F2 =额定频率FO/额定转速RO XR4,若电机下降运行频率F2大于电 机额定频率，则设定电机下降运行频率F2 =电机额定频率FO;
[0014]步骤4.4,计算得到电机上升的加速时间T21、电机上升减速时间T22及电机的上升 恒速时间T23;计算得到电机下降的加速时间T24、电机下降减速时间T25及电机的下降恒速 时间T26;
[0015] 步骤4.5,计算变频器上升时加减速时间Tll =上冲程时间Tl-上升恒速时间T23/ 2/电机上升运行频率Fl X额定频率FO，计算变频器下降时加减速时间T12 =下冲程时间T2-下降恒速时间T26/2/电机下降运行频率F2 X额定频率F0。
[0016] -种塔式抽油机，包括:塔式抽油机本体，所述塔式抽油机本体使用塔式抽油机控 制方法。
[0017] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0018] 1、在计算并设定上下冲程频率及变频器加减速时间后，以前更换钢丝绳在1个月 左右，更换皮带在2个月左右，现在钢丝绳和皮带能使用至少6个月。
[0019] 2、减少了皮带或钢丝绳的更换频率，降低了成本。
【附图说明】
[0020] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目 的和优点将会变得更明显：
[0021] 图1为本发明塔式抽油机控制方法计算并设定上下冲程频率及变频器加减速时间 的原理图；
[0022] 图2为本发明塔式抽油机控制方法计算并设定上下冲程频率及变频器加减速时间 的流程图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明 的保护范围。
[0024] 如图1、图2所示，本发明塔式抽油机控制方法包括的步骤如下：
[0025] 步骤1，塔式抽油机上电后初始化，通电后把需要初始化的参数设定初始值，如中 要用到的计数器D300清0等；在上电初始化后，读取上次停电带记忆参数，读取上次停电保 留在EEPROM参数的状态，这样系统控制方式和上次保持一致。
[0026] 步骤2,读取预先设定的参数并检查各输入输出接口的状态，随后系统进行自检；
[0027] 步骤3,等待设备运行信号，若得到运行信号则进入下一步；
[0028] 步骤4,计算并设定上下冲程频率及变频器加减速时间；
[0029]如图1所示，原理说明图，在该图纸中，F = ma为牛顿力学第二定律，F为力，m为质 量，钢丝绳产生的拉力a为加速度。
[0030]当钢丝绳拉质量为M负载速度按Vl曲线运行，钢丝绳产生的拉力为Fl曲线，在0到 tl时间段，速度由0加速到VII，加速度为Vll/tl，钢丝绳产生拉力为FWzMXVll/tl+GX = Mg为本身重力。在tl到t4时间段，速度由Vll恒速运行，加速度为0,钢丝绳产生拉力为FlO = G，在t4到t5时间段，速度由Vll降到0,加速度为Vll/(t5-t4)，钢丝绳产生拉力为FlO逐渐降 为O Ο
[0031 ]当钢丝绳拉质量为M负载速度按V2曲线运行，钢丝绳产生的拉力为F2曲线，在0到 t2时间段，速度由0加速到V12,加速度为V12/t2,钢丝绳产生拉力为Fll=MXV12/t2+G。在 t2到t3时间段，速度由V12恒速运行，加速度为0,钢丝绳产生拉力为？10 = 6。在丨3到丨5时间 段，速度由V12降到0,加速度-Vll/(t5-t3)钢丝绳产生拉力为FlO逐渐降为0。
[0032]由图1和以上描述，得出以下结论：
[0033] 1:加恒速中，钢丝绳产生的拉力=负载重力=G.
[0034] 2:加速中，钢丝绳产生的拉力=ma+G，G为负载重力，M为负载质量，拉力大小和加 速度成比关系。加速中降低加速度可以降低钢丝绳拉力。
[0035] 3:减速中，钢丝绳产生的拉力逐渐降为0。
[0036] 如图2所示，为步骤4的流程图，由该图可知，步骤3包括：
[0037] 步骤4.1，设定同步电机的参数，该参数包括:额定频率F0、极数、电压等;设定系统 参数电机每转一圈钢丝绳提升长度J5、上冲程J1、下冲程J2、上冲程时间T1、下冲程时间T2; [0038]步骤4.2，计算额定转速RO =额定频率FO/极数X 2，总长J3 = J1+J2，上升时平均电 机转速Rl = J3/J5/T1，电机上升运行转速R2 = R1 X 2，对应电机上升运行频