专利名称：一种游梁式抽油机示功图在线测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及示功图测量技术。
技术背景示功图是采油工程经常要用到的反映抽油设备运行状态的一个图表。现有 专门测量示功图的仪器， 一般是通过载荷位移传感器直接测量抽油机悬点的力 和位移来描绘示功图。其缺点在于安装不方便，无法实现长期在线实时测量。 发明内容本实用新型的目的在于提供一种游梁式抽油机示功图在线测量装置。 本实用新型提供一种游梁式抽油机示功图在线测量装置，其特征在于由 变频器、角度传感单元和计算单元组成，变频器将抽油机电机的转矩M和转速 o)送给计算单元，角度传感单元将游梁的角度a (游梁处于下死点时为0)送给 计算单元。计算单位根据公式F-M轴头co ti / V =[kM+Mmaxsin(cot)〗《 ti /(L do/dt)和 S-La计算出悬点力F和位移量S，式中F为悬点力，M轴头为齿轮箱轴头输出 转矩，k为电机轴头输出转矩折算到齿轮箱驱动轴的倍数；Mmax=GR， G为平衡 重的重量，R为平衡重的旋转半径；当平衡重垂直向上时t为0， ri为抽油机齿 轮箱轴头到悬点的机械效率，V为悬点的速度，L为游梁前臂，S为悬点相对于 下死点的位移量。计算单元将悬点力F和位移量S送给外部设备，外部设备根 据悬点力F和位移量S的对应关系绘制出抽油机悬点的示功图。本实用新型提供的游梁式抽油机示功图在线测量装置，计算单元可以是任何有编程计算能力的装置(如变频器、PLC、计算机等)或芯片(如CPU、 ASIC、单片机、DSP等)。计算单元可以单独设计控制板实现，也可以集成在变频器的中央处理器中。本实用新型提供的游梁式抽油机示功图在线测量装置，其角度传感单元可 以由角度传感器l、摆动杆2和连接器件3构成，摆动杆2的一端与角度传感器 1的输入轴11相连，另一端装有连接器件3与游梁4相连。连接器件3可以是 夹箍或法兰盘和标准连接件、磁性吸盘、永久磁铁、粘接剂或者焊料。本实用新型提供的游梁式抽油机示功图在线测量装置，其优点在于安装 简单，便于实现在线测量和记录，可以利用示功图对抽油机的冲次和上下冲程 速度进行控制，以提高柱塞泵的充满度。
图1为游梁式抽油机示功图在线测量装置的结构示意图； 图2为游梁式抽油机的角度传感单元的结构示意图。
具体实施方式
实施例1游梁式抽油机示功图在线测量装置的结构如图1和2所示，由变频器、角 度传感单元和计算单元组成，角度传感单元由角度传感器l、摆动杆2和连接器 件3构成，摆动杆2的一端与角度传感器1的输入轴11相连，另一端装有连接 器件3与游梁4相连，连接器件3是法兰盘和标准连接件；计算单元采用DSP 芯片，如MICRO CHIP的DSPIC30F4011,来搭建一个数字电路，角度传感单元 的脉冲信号送到30F4011的编码器接口， DSP的串行通讯口用于示功图数据的 外传。变频器的转矩、速度信号通过DSP的模拟量输入接入或通过变频器的串行通讯口通过DSP的串行通讯口交换。变频器将抽油机电机的转矩M和转速co送给计算单元，角度传感单元将游 梁的角度a (游梁处于下死点时为0)送给计算单元。计算单位根据公式 <formula>formula see original document page 5</formula>和 S=La计算出悬点力F和 位移量S。式中F为悬点力，Mmax=GR， G为平衡重的重量，R为于衡重的旋 转半径，M^为齿轮箱轴头输出转矩，k为电机轴头输出转矩折算到齿轮箱驱动 轴的倍数；当平衡重垂直向上时t为0， ti为抽油机齿轮箱轴头到悬点的机械效 率，V为悬点的速度，L为游梁前臂，S为悬点相对于下死点的位移量，计算单 元将悬点力F和位移量S送给外部设备，外部设备根据悬点力F和位移量S的 对应关系绘制出抽油机悬点的示功图。实施例2游梁式抽油机示功图在线测量装置的结构如图l所示和参见图2，由变频器、 角度传感单元和计算单元组成，角度传感单元由角度传感器l、摆动杆2和连接 器件3构成，摆动杆2的一端与角度传感器1的输入轴11相连，另一端装有连 接器件3与游梁4相连，连接器件3是粘接剂；计算单元采用PLC，如西门子 的CPUS7-224XP，通过模拟量输入读变频器的转矩、速度信号，角度传感单元 的脉冲信号接到CPU的计数器端口 ， CPU的串行通讯口同上位机通讯，将示功 图传到上位机。计算单元根据例1公式算出悬点力F和位移量S。计算单元将 悬点力F和位移量S传递到上位机中，上位机根据悬点力F和位移量S的对应 关系绘制出抽油机悬点的示功图。实施例3游梁式抽油机示功图在线测量装置的结构如图l所示和参见图2，由变频器、角度传感单元和计算单元组成，角度传感单元由角度传感器1——旋转编码器、摆动杆2和连接器件3构成，摆动杆2的一端与角度传感器1的输入轴11相连， 另一端装有连接器件3与游梁4相连，连接器件3是夹箍和标准连接件；计算 单元利用变频器内DSP芯片，在变频器DSP程序基础上增加一个软件模块。利用变频器内加有软件模块的DSP芯片、旋转编码器的接口和变频器的接 口 (模拟量输出、串行通讯口)，由变频器将抽油机电机的转矩M和转速Q)输 给计算单元，根据例1公式算出悬点力F和位移量S。计算单元悬点力F和位移 量S输出给外部设备，外部设备根据悬点力F和位移量S的对应关系绘制出抽油 机悬点的示功图。
权利要求1、一种游梁式抽油机示功图在线测量装置，其特征在于由变频器、角度传感单元和计算单元组成，变频器将抽油机电机的转矩和转速送给计算单元，角度传感单元将游梁的角度送给计算单元，计算单元送出悬点力和悬点位移给外部设备。
2、 按照权利要求1所述的游梁式抽油机示功图在线测量装置，其特征在 于所述计算单元集成在变频器的中央处理器中。
3、 按照权利要求1所述的游梁式抽油机示功图在线测量装置，其特征在 于所述角度传感单元由角度传感器(1)、摆动杆(2)和连接器件(3)构成， 摆动杆(2)的一端与角度传感器(1)的输入轴(11)相连，另一端装有连接器件(3)与游梁(4)相连。
4、 按照权利要求3所述的游梁式抽油机示功图在线测量装置，其特征在 于所述连接器件(3)是夹箍或法兰盘和标准连接件、磁性吸盘或者永久磁铁。
专利摘要本实用新型提供一种游梁式抽油机示功图在线测量装置，其特征在于由变频器、角度传感单元和计算单元组成，变频器将抽油机电机的转矩M和转速ω送给计算单元，角度传感单元将游梁的角度α(游梁处于下死点时为0)送给计算单元。计算单位根据公式F＝M<sub>轴头</sub>ωη/V＝[kM+M<sub>max</sub>sin(ωt)]ωη/(L dα/dt)和S＝Lα，计算出悬点力F和位移量S。计算单元将悬点力F和位移量S送给外部设备，外部设备根据悬点力F和位移量S的对应关系绘制出抽油机悬点的示功图。本游梁式抽油机示功图在线测量装置，其优点在于安装简单，便于实现在线测量和记录，可以利用示功图对抽油机的冲次和上下冲程速度进行控制，以提高柱塞泵的充满度。
文档编号G01L3/24GK201096566SQ20072001532
公开日2008年8月6日 申请日期2007年10月17日 优先权日2007年10月17日
发明者刘国勇, 孙金根 申请人:刘国勇