一种塔式抽油机的控制方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及电机控制技术领域，更具体地说是涉及一种塔式抽油机的控制方法及装置。
【背景技术】
[0002]目前，我国开采石油使用的抽油机大部分都是游梁式抽油机，其通常采用交流异步电机直接拖动，由曲柄带以配重平衡块带动抽油杆，驱动井下抽油栗做固定周期的上下往复运动，从而把井下的油送到地面，运行可靠且易于控制，满足了石油开采的基本要求。
[0003]但是，随着我国人口的快速增加，能源紧缺问题日益严重，现有的游梁式抽油机的效率较低，耗电量大等缺陷成为目前急需克服的问题。为此，近年来提出了一种塔式抽油机，其通过在抽油杆的另一端增加平衡配重，并使用永磁同步电机作为动力机构，在实际应用中，该平衡配重的增加使其电机的负载变小，进而达到节能减排的效果；而且，与上述游梁式抽油机相比，该塔式抽油机还具有占地小、运行安静、结构简单、耗材少等优点，其已逐渐取代传统的游梁式抽油机应用到油田中。
[0004]然而，在实际应用中，由于用于电机测速的编码器故障率较高，因而很多客户不愿意安装编码器，希望能用开环控制方案实现该抽油机的控制，而且，在其实际运行过程中，需要频繁进行电机正反转的切换，很难保证该塔式抽油机平稳可靠往复运动。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供了一种塔式抽油机的控制方法及装置，通过在现有的速度控制开环矢量控制系统的基础上增加位置控制环，利用得到的新的开环矢量控制系统控制塔式抽油机进行上下往复运动，提高了其行程控制精度，保证了该塔式抽油机上下往复运行可靠、平稳。
[0006]为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案:
[0007]—种塔式抽油机的控制方法，所述方法包括:
[0008]当塔式抽油机的当前设定频率达到预设换向频率而进行换向时，获取所述塔式抽油机换向后运行的运行参数，其中，所述运行参数包括加速运行时间、匀速运行时间、减速运行时间以及预设的匀速运行频率；
[0009]基于所述运行参数，计算所述塔式抽油机换向后运行中各时刻对应的设定频率；
[0010]对所述塔式抽油机运行中各时刻对应的设定频率进行运算，获得所述塔式抽油机运行中各时刻与所述设定频率对应的位置设定值；
[0011]在检测到位置校正信号的情况下，所述塔式抽油机的当前设定频率达到所述预设换向频率而进行换向后的正常往复运行的每一时刻，利用获得的当前时刻的所述位置设定值以及位置反馈值，对当前时刻的设定频率进行修正，得到当前时刻的目标给定频率。
[0012]优选的，在所述塔式抽油机运行过程，所述方法还包括:
[0013]判断是否检测到位置校正信号；
[0014]当没有检测到位置校正信号时，判断所述塔式抽油机当前时刻是否正处于检测到位置校正信号后的减速运行阶段；
[0015]当检测到所述位置校正信号，或者所述塔式抽油机当前时刻正处于检测到位置校正信号后的减速运行阶段时，控制所述塔式抽油机减速运行，并累计所述塔式抽油机的减速距离；
[0016]当检测到所述塔式抽油机的当前设定频率达到所述预设换向频率而进行换向时，按照预设规则获得所述塔式抽油机换向后运行的冲程长度，所述冲程长度用于计算所述塔式抽油机换向后运行的运行参数。
[0017]优选的，所述判断是否检测到位置校正信号包括:
[0018]判断所述塔式抽油机上行运行时是否触发上位置校正开关；或；
[0019]判断所述塔式抽油机下行运行时是否触发下位置校正开关。
[0020]优选的，在所述塔式抽油机运行过程中，所述方法还包括:
[0021]当没有检测到位置校正信号，且所述塔式抽油机当前时刻不是处于检测到位置校正信号后的减速运行阶段时，判断所述塔式抽油机本次运行是否是所述塔式抽油机停机后的首次运行；
[0022]当所述塔式抽油机本次运行是所述塔式抽油机停机后的首次运行时，控制所述塔式抽油机下行或上行，直至检测到所述位置校正信号；
[0023]其中，当检测到所述位置校正信号时，所述按照预设规则获得所述塔式抽油机换向后运行的冲程长度具体为:
[0024]对当前累计得到的所述塔式抽油机本次运行的总减速距离、预设位置偏置量以及预设冲程长度进行求和运算，得到所述塔式抽油机换向后运行的冲程长度。
[0025]优选的，当所述塔式抽油机本次运行不是所述塔式抽油机停机后的首次运行，所述方法还包括:
[0026]判断所述塔式抽油机的当前设定频率是否达到预设换向频率；
[0027]当所述塔式抽油机的当前设定频率没有达到所述预设换向频率，根据上一次换向时获取的运行参数，计算所述塔式抽油机当前时刻的设定频率，并对所述当前时刻的设定频率进行运算，得到与所述当前时刻的设定频率对应的当前时刻的位置设定值，控制塔式抽油机继续按当前方向运行；
[0028]当所述塔式抽油机的当前设定频率达到所述预设换向频率而换向时，执行所述按照预设规则获得所述塔式抽油机换向后运行的冲程长度步骤，且所述按照预设规则获得所述塔式抽油机换向后运行的冲程长度具体为:
[0029]获取预设冲程长度，并将所述预设冲程长度作为所述塔式抽油机换向后运行的冲程长度。
[0030]优选的，所述利用获得的当前时刻的所述位置设定值以及位置反馈值，对所述当前时刻的设定频率进行修正，得到所述当前时刻的目标给定频率包括:
[0031]计算获得的当前时刻的位置设定值以及位置反馈值的当前位置偏差；
[0032]对所述当前位置偏差进行比例运算，获得当前修正量；
[0033]利用所述当前修正量对当前时刻的设定频率进行修正，得到当前时刻的目标给定频率。
[0034]优选的，所述对所述塔式抽油机运行中各时刻对应的设定频率进行运算，获得所述塔式抽油机运行中各时刻与所述设定频率对应的位置设定值具体为:
[0035]对所述塔式抽油机运行中各时刻对应的设定频率进行积分运算，获得所述塔式抽油机运行中各时刻与所述设定频率对应的位置设定值。
[0036]优选的，所述位置反馈值根据所述塔式抽油机的电机的同步角计算获得。
[0037]—种塔式抽油机的控制装置，所述塔式抽油机从上到下依次安装有上限位开关、上位置校正开关、下位置校正开关以及下限位开关，所述装置包括:
[0038]第一获取模块，用于当所述塔式抽油机的当前设定频率达到预设换向频率而进行换向时，获取所述塔式抽油机换向后运行的运行参数，其中，所述运行参数包括加速运行时间、匀速运行时间、减速运行时间以及预设的匀速运行频率；
[0039]第一计算模块，用于基于所述运行参数，计算所述塔式抽油机换向后运行中各时刻对应的设定频率；
[0040]第二计算模块，用于对所述塔式抽油机运行中各时刻对应的设定频率进行运算，获得所述塔式抽油机运行中各时刻与所述设定频率对应的位置设定值；
[0041]修正控制模块，用于在检测到校正信号的情况下，所述塔式抽油机的当前设定频率达到所述预设换向频率而进行换向后的正常运行的每一时刻，利用获得的当前时刻的所述位置设定值以及位置反馈值，对当前时刻的设定频率进行修正，得到当前时刻的目标给定频率。
[0042]优选的，所述装置还包括:
[0043]第一判断模块，用于判断是否检测到位置校正信号；
[0044]第二判断模块，用于在所述第一判断模块的判断结果为否时，判断所述塔式抽油机当前时刻是否正处于检测到位置校正信号后的减速运行阶段；
[0045]第一控制模块，用于在所述第一判断模块或第二判断模块的判断结果为是时，控制所述塔式抽油机减速运行，并累计所述塔式抽油机的减速距离；
[0046]第二获取模块，用于当检测到所述塔式抽油机的运行频率达到预设换向频率时而进行换向时，按照预设规则获得所述塔式抽油机换向后运行的冲程长度，所述冲程长度用于计算所述塔式抽油机换向后运行的运行参数。
[0047]优选的，所述第一判断模块包括:
[0048]第一判断单元，用于判断所述塔式抽油机上行运行时是否触发上位置校正开关；
[0049]第二判断单元，用于判断所述塔式抽油机下行运行时是否触发下位置校正开关。
[0050]优选的，所述装置还包括:
[0051]第三判断模块，用于所述第二判断模块的判断结果为否时，判断所述塔式抽油机本次运行是否是所述塔式抽油机停机后的首次运行；
[0052]第二控制模块，用于在所述第三判断模块的判断结果为是时，控制所述塔式抽油机下行或上行，直至所述第一判断模块的判断结果为是；
[0053]其中，当所述第一判断模块的判断结果为是时，所述第二获取模块具体用于对当前累计得到的所述塔式收油机本次运行的总减速距离、预设位置偏置量以及预设冲程长度进行求和运算，得到所述塔式抽油机换向后运行的冲程长度。
[0054]优选的，所述装置还包括:
[0055]第四判断模块，用于在所述第三判断模块的判断结果为否时，判断所述塔式抽油机的当前设定频率是否达到预设换向频率；
[0056]第三获取模块，用于在所述第四判断模块的判断结果为否时，触发所述第一计算模块根据上一次换向时获取的运行参数计算所述塔式抽油机当前时刻的设定频率，并由所述第二计算模块对所述当前时刻的设定频率进行运算，得到与所述当前时刻的设定频率对应的当前时刻的位置设定值后，触发所述修正控制模块控制塔式抽油机继续按当前方向运行；其中，当所述第四判断模块的判断结果为是时，所述第二获取模块具体用于获取预设冲程长度，并将所述预设冲程长度作为所述塔式抽油机换向后运行的冲程长度。
[0057]优选的，所述修正控制模块包括:
[0058]第一计算单元，用于计算获得的当前时刻的位置设定值以及位置反馈值的当前位置偏差;
[0059]第二计算单元，用于对所述当前位置偏差进行比例运算，获得当前修正量；
[0060]第三计算单元，用于利用所述当前修正量对当前时刻的设定频率进行修正，得到当前时刻的目标给定频率。
[0061]优选的，所述第二计算模块具体为积分模块，用于对所述塔式抽油机运行中各时刻对应的设定频率进行积分运算，获得所述塔式抽油机运行中各时刻与所述设定频率对应的位置设定值。
[0062]优选的，所述装置还包括:
[0063]第三计算模块，用于根据所述塔式抽油机的电机的同步角计算获得所述位置反馈值。
[0064]由此可见，与现有技术相比，本申请提供了一种塔式抽油机的控制方法及装置，通过获取该塔式抽油机的当前设定频率达到预设换向频率而换向后运行的加速运行时间、匀速运行时间、减速运行时间以及预设的匀速运行频率，并据此计算出该塔式抽油机换向后运行中各时刻对应的设定频率后，对各时刻的设定频率进行运算，得到与各时刻的设定频率对应的位置设定值，之后，在检测到位置校正信号的情况下，该塔式抽油机的当前设定频率达到所述预设换向频率而进行换向后的正常往复运行的每一时刻，本申请都将利用获得的当前时刻的位置设定值以及位置反馈值，对当前时刻的设定频率进行修正，得到当前时刻的目标给定频率，从而控制该塔式抽油机换向后平稳运行以及下一次