專利名稱：抽油機多用途能效分析儀及測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明涉及一種用于機械領(lǐng)域；具體涉及一種抽油機多用途能效分析儀及測量方法。
背景技術(shù)：
抽油機是油田石油開采的主要設(shè)備，也是油田主要的電能消耗源之一，在采油成本中， 抽油機電費占30%左右。目前，國內(nèi)使用抽油系統(tǒng)的總效率在一般地區(qū)平均只有1 23%， 在先進地區(qū)至今也不到30%，而國外先進國家常規(guī)抽油機的效率可以達到46%。造成抽油機總效率低下與其自身的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作狀況有關(guān)。抽油機在采油的過程中，由于啟動負荷大且地下油層出液量也不十分穩(wěn)定，一晝夜的周期內(nèi)液位變化比較大，工作電機的負荷是不完全穩(wěn)定的。一般抽油機啟動的位置都是在下沖程頂點位置(常稱為下死點)，要進行啟動需要較大的功率，為了生產(chǎn)的順利進行，必須按大負荷狀態(tài)配備電機。而在正常運行時電機的負荷一般只有額定功率的20% 30%，這就導(dǎo)致抽油機的驅(qū)動電機經(jīng)常處于“大馬拉小車”的運行狀態(tài)，使電機的工作效率和功率因數(shù)明顯下降。抽油機在完成一個抽油周期的過程中，上沖程和下沖程的負荷不平衡，并且差別較大，抽油機的不平衡工作狀態(tài)不僅使得電機拖動功耗大量增加，也使得機械磨損大大增加，并且當不平衡率達到一定程度時，電動機處于發(fā)電狀態(tài)，還會對電網(wǎng)產(chǎn)生干擾，影響供電質(zhì)量。同時，不平衡的工作狀態(tài)也使得電機壽命縮短，性能變差。抽油機不平衡狀態(tài)可以通過參數(shù)平衡比大小來反映，精確的測量平衡比是有效調(diào)整抽油機調(diào)平衡的基礎(chǔ)。因此，實現(xiàn)抽油機平衡比的準確測量具有十分重要的
眉、ο

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明的目的是提供一種人機交互友好，功能完善，易于擴展的抽油機多用途能效分析儀。上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)
一種抽油機多用途能效分析儀，其組成包括殼體，所述的殼體內(nèi)裝有電源電路，所述的電源電路連接信號轉(zhuǎn)換及調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集控制電路和數(shù)據(jù)處理及人機接口電路。所述的抽油機多用途能效分析儀，所述的殼體具有正面和背面，所述的正面上部具有儀器觸摸屏液晶顯示器，所述的正面上部具有連接儀器電源開關(guān)和電源指示燈，所述的背面具有外接儀表接口和電源插口。所述的抽油機多用途能效分析儀，所述的數(shù)據(jù)處理及人機接口電路包括芯片，型號S3C2440，所述的芯片一側(cè)連接數(shù)據(jù)存儲器，所述的芯片一側(cè)連接程序存儲器，所述的芯片上部連接觸摸屏和液晶顯示屏，所述的芯片上部連接以太網(wǎng)接口和數(shù)據(jù)接口?！N抽油機多用途能效分析儀的測量方法，利用平衡比即抽油機上沖程平均功率與抽油機電機下沖程平均功率之比；實現(xiàn)平衡比的測量關(guān)鍵是實現(xiàn)抽油機沖程功率的準確測量，以及上點和下點位置的正確確定；在下沖程點功率因數(shù)最小，并且功率值也在最小值附近，結(jié)合下沖程近似時間，可以正確判斷出功率曲線上的下死點的位置；上沖程點的判斷則根據(jù)電機轉(zhuǎn)速輸出功率曲線，并利用上沖程距離與下沖程距離相等的條件計算獲得上沖程點的位置，可以看出抽油機的輸入功率具有周期性，循環(huán)往復(fù)，曲線的最低點就是下沖程位置，關(guān)鍵是如何確定上沖程在功率圖中所對應(yīng)的時間；在抽油機運動系統(tǒng)中，電機帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸帶動曲柄運動，曲柄驅(qū)動連桿運動，而連桿帶動游梁以支點為中心轉(zhuǎn)動， 游梁繞支點轉(zhuǎn)動帶動光桿的直線運動；很顯然，在某一時間各運動機構(gòu)的位置參數(shù)及運動參數(shù)是確定的，即電機的轉(zhuǎn)動與光桿的直線位移存在有嚴格的單值對應(yīng)關(guān)系，上沖程和下沖程在速度上也存在有準確的對應(yīng)關(guān)系，這種比例關(guān)系通過實驗的方法的確定；即 V=Kn
V—光桿的直線運動速度 —電機轉(zhuǎn)速 K——比例系數(shù)
在相同時間內(nèi)光桿的位移和電機旋轉(zhuǎn)的長度也存在相同的比例；通過對抽油機的功率測量，可以準確的知道抽油機一個沖程用的時間t，總路程由物理學(xué)速度與位移關(guān)系式
權(quán)利要求
1. 一種抽油機多用途能效分析儀，其組成包括殼體，其特征是所述的殼體內(nèi)裝有電源電路，所述的電源電路連接信號轉(zhuǎn)換及調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集控制電路和數(shù)據(jù)處理及人機接口電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機多用途能效分析儀，其特征是所述的殼體具有正面和背面，所述的正面上部具有儀器觸摸屏液晶顯示器，所述的正面上部具有連接儀器電源開關(guān)和電源指示燈，所述的背面具有外接儀表接口和電源插口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機多用途能效分析儀，其特征是所述的數(shù)據(jù)處理及人機接口電路包括芯片，型號S3C2440，所述的芯片一側(cè)連接數(shù)據(jù)存儲器，所述的芯片一側(cè)連接程序存儲器，所述的芯片上部連接觸摸屏和液晶顯示屏，所述的芯片上部連接以太網(wǎng)接口和數(shù)據(jù)接口。
4.一種抽油機多用途能效分析儀的測量方法，其特征是利用平衡比即抽油機上沖程平均功率與抽油機電機下沖程平均功率之比；實現(xiàn)平衡比的測量關(guān)鍵是實現(xiàn)抽油機沖程功率的準確測量，以及上點和下點位置的正確確定；在下沖程點功率因數(shù)最小，并且功率值也在最小值附近，結(jié)合下沖程近似時間，正確判斷出功率曲線上的下死點的位置；上沖程點的判斷則根據(jù)電機轉(zhuǎn)速輸出功率曲線，并利用上沖程距離與下沖程距離相等的條件計算獲得上沖程點的位置，可以看出抽油機的輸入功率具有周期性，循環(huán)往復(fù)，曲線的最低點就是下沖程位置，關(guān)鍵是如何確定上沖程在功率圖中所對應(yīng)的時間；在抽油機運動系統(tǒng)中，電機帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸帶動曲柄運動，曲柄驅(qū)動連桿運動，而連桿帶動游梁以支點為中心轉(zhuǎn)動，游梁繞支點轉(zhuǎn)動帶動光桿的直線運動；很顯然，在某一時間各運動機構(gòu)的位置參數(shù)及運動參數(shù)是確定的，即電機的轉(zhuǎn)動與光桿的直線位移存在有嚴格的單值對應(yīng)關(guān)系，上沖程和下沖程在速度上也存在有準確的對應(yīng)關(guān)系，這種比例關(guān)系通過實驗的方法的確定；即
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抽油機多用途能效分析儀的測量方法，其特征是所述的上沖程點和下沖程點的計算方法，根據(jù)％積分方程式求解出一個沖程的路程，利用上沖程路程與下沖程路程相等的條件，根據(jù)抽油機功率曲線，從下沖程時間點開始積分，當積分值等于半個沖程所對應(yīng)的時間點就為上沖程點，即 4就是上沖程對應(yīng)的時間點；以6為分界點，將一個周期的功率曲線分成了上沖程和下沖程兩個部分，此時平衡比采用離散形式可以表示為
全文摘要
抽油機多用途能效分析儀及測量方法。抽油機是油田石油開采的主要設(shè)備，也是油田主要的電能消耗源之一，在采油成本中，抽油機電費占30%左右。通過分析調(diào)整，確定最好的能效發(fā)揮效能，是亟待解決的重大問題。一種抽油機多用途能效分析儀，其組成包括殼體(1)，所述的殼體內(nèi)裝有電源電路(2)，所述的電源電路連接信號轉(zhuǎn)換及調(diào)理電路(3)、數(shù)據(jù)采集控制電路(4)和數(shù)據(jù)處理及人機接口電路(5)。本發(fā)明用于抽油機能效分析及測量。
文檔編號G01R21/00GK102288816SQ20111018540
公開日2011年12月21日 申請日期2011年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月23日
發(fā)明者呂東方, 張立富, 袁峰 申請人:黑龍江大學(xué)