一种塔式抽油机的控制方法及装置的制造方法_3

文档序号:9670342阅读:来源:国知局
磁同步电机430的正反转实现上行和下行,且两者的运行方向是相反的,以图4中箭头表示配重块410的上行方向为例进行说明。
[0097]在该塔式抽油机实际运行过程中,往复运行一段时间后,该塔式抽油机往往会偏向重的一端,而影响其正常工作,对此,本申请通过在塔式抽油机从上到下依次安装上限位开关K1、上位置校正开关K2、下位置校正开关K3以及下限位开关K4。在该塔式抽油机往复运行过程中,因其偏沉而触发其上位置校正开关K2或下位置校正开关K3时,将会产生位置校正信号,以使其控制系统按照上述预设的规则对其进行校正,如重新计算其换向后运行的冲程长度,从而使得据此计算得到的换向后的运行参数更加符合此时该塔式抽油机的运行情况,即实现了对该塔式抽油机往复运行的精确控制。
[0098]其中,在塔式抽油机往复运行过程中,当其触发上限位开关K1和下限位开关K2时,其电机都将停机并抱闸,从而避免该塔式抽油机的运行超出允许其运行的冲程长度,导致其无法正常工作。
[0099]需要说明的是,关于上述位置校正信号可以是该塔式抽油机上行时碰到上位置校正开关或下行时碰到下位置校正开关产生的,对于该塔式抽油机上行时碰到下位置校正开关或下行时碰到上位置校正开关时产生的信号不响应。所以,在本实施例实际应用中,上述步骤S301可以包括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,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。
[0100]可选的,对于上述上限位开关K1、上位置校正开关K2、下位置校正开关K3以及下限位开关K4可以是接近开关即无触点接近开关,无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关,但并不局限于此。
[0101]另外,由于上述上限位开关K1、上位置校正开关K2、下位置校正开关K3以及下限位开关K4等接近开关的使用寿命是有限的,因而,本申请可以对塔式抽油机的运行行程设置相应的位置偏置量,如图4所示的下位置偏置量L1,当然,还可以设置对应的上位置偏置量(图4中并未给画出),但并不局限于此,且本申请对该位置偏置量的具体数值不作限定,可根据实际工作情况确定。可见,本申请通过设置位置偏置量,使得塔式抽油机往复运行多次才需要校正一次,也就是说,塔式抽油机运行过程中,不是每一次运行都会触发位置校正开关,从而延长了上述两个位置校正开关的使用寿命。
[0102]此外,在通常情况下,在一定时间范围内,由于塔式抽油机长时间往复运行后,通常其位置只会偏向重的一端,因而,可以使该塔式抽油机的一个位置校正开关工作。但是,由于在不同时间段内,油井液位是会变化的,因而,塔式抽油机偏重的一端并不固定,所以,为了保证塔式抽油机平稳地往复运行,本实施例优选双向校正的方式,即使上位置校正开关和下位置校正开关都参与工作,这样,在塔式抽油机上行时碰到上位置校正开关或下行时碰到下位置校正开关都会进行校正,从而及时调整检测到位置校正信号后的首次运行行程的长度即下文的冲程长度,保证该塔式抽油机可靠、稳定运行,具体过程可参数下文描述。
[0103]步骤S302:判断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,若是,进入步骤S303 ;若否,执行步骤S310。
[0104]在本实施例中,当没有检测到位置校正信号时,说明此时为检测到位置校正信号后的减速运行或者是正工作于正常的往复运行中。对于前者,将控制该塔式抽油机继续减速运行,并不断累计其减速距离;对于后者,将按照当前时刻开环矢量控制方案继续控制该塔式抽油机正常往复运行。
[0105]步骤S303:控制该塔式抽油机减速运行,并累计该塔式抽油机的减速距离。
[0106]在本实施例中,当塔式抽油机上行运行时触发上位置校正开关或下行运行时触发下位置校正开关时,该塔式抽油机的电机将会立即反转,从而使其减速运行,为了精确计算这种情况下塔式抽油机换向后运行的冲程长度,将开始累计其减速距离。
[0107]另外,需要说明的是,在检测到位置校正信号后的减速运行阶段,本申请是通过常规开环矢量控制系统速度控制该塔式抽油机的减速运行,直至其当前设定频率达到预设换向频率而换向后,本实施例才会对该塔式抽油机进行位置控制,以提高对其行程控制精度,保证其正常往复运行的平稳性。
[0108]步骤S304:判断该塔式抽油机的当前设定频率是否达到预设换向频率,若是,进入步骤S305 ;若否,返回步骤S301。
[0109]在塔式抽油机正常运行过程中,其换向通常是先减速到零再逐渐加速。但由于本申请对塔式抽油机的往复运行控制方式采用的是开环控制,其存在低频出力问题,所以,在本实施例中,当减速到某一频率后可能还没有到0Hz就已换向,如减速到0.5Hz就进行换向,具体可以通过现场调试获得或通过经验设定,本申请对该预设换向频率的具体数值不作限定。其中,该预设换向频率是指使得塔式抽油机换向平滑稳定的频率点。
[0110]步骤S305:按照预设规则获得该塔式抽油机换向后运行的冲程长度。
[0111]结合上述分析,在这种情况下,即检测到位置校正信号或者是没有检测到位置校正信号,但当前处于检测到位置校正信号的减速运行阶段,当该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,该步骤S305具体是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,得到该塔式抽油机换向后运行的冲程长度,以便计算该塔式抽油机换向后运行的运行参数。步骤S306:获取该塔式抽油机换向后运行的运行参数。
[0112]在本实施例中,当检测到位置校正信号,并通过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,得到该塔式抽油机换向后运行的冲程长度后,当该可基于这种情况下得到的冲程长度计算该塔式抽油机换向后运行的运行参数。
[0113]步骤S307:基于换向时获得该运行参数,计算该塔式抽油机换向后运行中各时刻对应的设定频率。
[0114]基于上述分析可知,在塔式抽油机运行在不同的情况时,计算得到的换向后运行的冲程长度是不同的,因而,根据该冲程长度以及获取的预设的匀速运行频率,计算得到的加速运行时间、减速运行时间和匀速运行时间也不同,即据此得到的换向后的运行参数不同,从而使得塔式抽油机本次换向后正常运行中根据获得运行参数,不断计算该塔式抽油机正常运行中各时刻的设定频率不同,进而实现了对该塔式抽油机的精确控制。
[0115]其中,在塔式抽油机停机首次运行检测到位置校正信号并换向之前或正常往复运行检测到位置校正信号进入的减速运行阶段,直接将计算得到的各个时刻的设定频率作为速度控制环的输入,从而利用开环矢量控制系统的速度环控制该塔式抽油机往复运行。
[0116]步骤S308:对塔式抽油机换向后运行中各时刻对应的设定频率进行运算,获得与该设定频率对应的位置设定值。
[0117]可选的,如图2所示,本实施例可对各时刻的设定频率进行积分运算得到对应时刻的位置设定置。
[0118]步骤S309: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。
[0119]在实际应用中,塔式抽油机换向后运行的各时刻,将利用对应时刻的位置设定值以及位置反馈值,得到当前修正量,对该时刻的设定频率进行修正,以得到对应时刻输送至速度控制环的变量,保证该塔式抽油机换向后平稳运行。
[0120]步骤S310:判断该塔式抽油机本次运行是否是停机后的首次运行,若是,进入步骤S311,若否,执行步骤S312。
[0121]在本实施例中,若当前时刻既没有检测到位置校正信号,又不是检测到位置校正信号后的减速运行阶段时,说明此时该塔式抽油机进行正常往复运动,为了进一步提高对塔式抽油机行程控制精度,可以进一步判断该其本次运行是否是停机后的首次运行。
[0122]其中,在实际应用中,当塔式抽油机停机后通常会置个标志,因而,本实施例可通过检测该标志来判断本次运行是否是停机后的首次运行。
[0123]步骤S311:控制该塔式抽油机下行或上行,并返回步骤S301。
[0124]在本实施例实际应用中,在塔式抽油机停机后首次运行时,将会先查找一个位置参考点,确定该塔式抽油机当前处于什么位置,之后才能按照本实施例提供的控制方法精确地控制该塔式抽油机运行。
[0125]其中,关于该位置参考点,可以通过控制塔式抽油机缓慢上行或下行,来触发相应的位置校正开关而确定。
[0126]另外,需要说明的是,在本申请中,在塔式抽油机停机后的首次启动运行,触发相应的位置校正开关而检测到位置校正信号,即搜索到位置参考点的这个过程,与上述检测到位置校正信号减速运行,直至当前设定频率达到预设换向频率而进行换向之前的过程一样,都是通过常规开环矢量控制系统速度控制该塔式抽油机运行。
[0127]步骤S312:判断该塔式抽油机的当前设定频率是否达到预设换向频率,若是,执行步骤S305 ;若否,进入步骤S307。
[0128]在这种情况下,即没有检测到位置校正信号且该塔式抽油机本次运行不是停机后的首次运行,也就是说,在该塔式抽油机的正常往复运行过程中,判断其当前设定频率达到预设换向频率时,所执行的步骤S305具体获取预设冲程长度,并将该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。
[0129]其中,该预设冲程长度是塔式抽油机换向后运行的冲程长度为正常往复冲程长度,即该塔式抽油机未触发位置校正开关且未报故障的前提下,其不断上行下行往复运行的冲程长度,其通常是一个设置的冲程长度(参照图4中的L2),一旦设置好,该塔式抽油机的正常往复冲程长度将固定不变。
[0130]在本实施例中,当没有检测到位置校正信号且该塔式抽油机本次运行不是停机后的首次运行的这种情况下,若检测到该塔式抽油机的当前设定频率没有达到预设换向频率,可根据上一次换向时计算获得的运行参数计算当前时刻的设定频率,之后,按照上述步骤所提供的方法计算当前时刻的设定频率对应的位置设定值,以控制该塔式抽油机继续按照当前方向运行。
[0131]综上所述,本实施例将在塔式抽油机往复运行过程中,判断是否检测到位置校正信号,并在检测到该位置校正信号后,采用校正换向后运行的冲程长度的方式进行校正。具体的,将根据塔式抽油机本次是否是停机后的首次运行,来计算该塔式抽油机换向后运行的实际冲程长度,而不总是直接获取预设的固定冲程长度,从而使得据此得到的该塔式抽油机本次换向后的运行参数以及据此计算得到的各时刻的设定频率更加符合该塔式抽油机的实际运行情况,使得利用获得的与各时刻的设定频率对应的位置设定值以及位置反馈值,对相应时刻的设定频率的修正更加准确,对该塔式抽油机的运行控制更加精确,使其运行更加稳定,且与现有的更改位置反馈值的方式相比,本实施例这种控制方式不会导致速度波动,使得换向更加平滑。
[0132]可选的,在上述各实施例的基础上,还可以实时检测该控制过程是否发生故障,则该方法还可以包括:判断是否检测到故障信号,若是,控制该塔式抽油机停机并输出抱闸信号,若否,可按照上述控制方法继续控制该塔式抽油机运行。
[0133]其中,
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