專利名稱：一種提高采油機(jī)運(yùn)行效率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采油機(jī)自動控制提高采油效率的一種方法。
采油機(jī)在采油過程中，機(jī)、桿、泵運(yùn)行主要問題是由于采油過程是一個循環(huán)的變動載荷過程，由此產(chǎn)生的慣性沖擊載荷和相位振動載荷，嚴(yán)重的干擾了機(jī)桿泵的合理運(yùn)行，使能耗大幅度增加。機(jī)、桿、泵由于故障造成損壞影響了采油機(jī)的運(yùn)行效率，使產(chǎn)液量明顯減低。掌握抽油機(jī)的懸點(diǎn)位移，速度和加速度的變化規(guī)律，以及抽油機(jī)在不同抽汲參數(shù)下工作時懸點(diǎn)所承受的載荷，是研究采油機(jī)裝置動力學(xué)和分析產(chǎn)液工作狀況的基礎(chǔ)。
采油機(jī)在運(yùn)行中，循環(huán)載荷是一種變動載荷。液柱載荷周期地作用在抽油桿上，在上沖程靜變形結(jié)束后，液柱開始隨抽油桿柱作變速運(yùn)動，于是引起抽油桿柱的振動，在下沖程靜變形結(jié)束后，也會發(fā)生類似現(xiàn)象。由于抽油桿柱本身的拉動而產(chǎn)生的附加載荷，使抽油桿柱在運(yùn)動過程中發(fā)生周期性的伸長和縮短，從而影響泵效。
在此過程中，除了液柱載荷之外，還會在抽油桿柱上引起動載荷。這種載荷由兩部分組成，初變形期末抽油桿柱運(yùn)動引起的自由振動產(chǎn)生的振動載荷，以及抽油柱做變速運(yùn)動中所產(chǎn)生的慣性載荷。地面交變的激振力通過抽油桿使井下抽油泵隨之產(chǎn)生周期振動響應(yīng)。井下抽油桿所受的隨機(jī)干擾因素，如液擊、碰撞、彎曲等因素直接影響采油效率和采油機(jī)、桿、泵的壽命和電能的耗損。
目前，我國采用的抽油機(jī)還無法控制和消除采油過程中產(chǎn)生的循環(huán)變動慣性沖擊載荷和相位振動載荷，由于系統(tǒng)的機(jī)、桿、泵故障和電能耗損及對產(chǎn)液效率的影響，一直困擾采油業(yè)。
本發(fā)明的目的在于提供一種控制和消除采油過程中產(chǎn)生的循環(huán)變動慣性沖擊載荷和相位振動載荷，提高采油機(jī)運(yùn)行效率的方法。
本發(fā)明所述提高采油機(jī)運(yùn)行效率的方法，其特征在于由載荷傳感器將沖程中的抽程回程信號數(shù)值載入可編程序控制器PLC并存儲；采油機(jī)在一定時間內(nèi)，自動以不同的沖次時間和抽程、長度、速度、回程長度、速度進(jìn)行往復(fù)運(yùn)行；可編程序控制器PLC同時采集并存儲載荷傳感器提供的載荷變化關(guān)系和采出速度變化關(guān)系以及變頻器提供的電流變化關(guān)系；通過可編程序控制器的程序控制調(diào)整采油機(jī)的沖次的次數(shù)；沖程中的抽程、回程、換相時間和速度，使采油機(jī)運(yùn)行中的慣性沖擊載荷，換相振動載荷及電流得到控制和消除。
本發(fā)明具有提高機(jī)、桿、泵運(yùn)行效率；延長機(jī)、桿、泵的使用壽命；節(jié)約電能、增加采油效率等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明工作步驟具體如下一、啟動電源使采油機(jī)運(yùn)行。
二、載荷傳感器將沖程中的抽程回程信號數(shù)值轉(zhuǎn)入PLC并存儲。
三、采油機(jī)在一定時間內(nèi)，自動(在一定范圍內(nèi))以不同的沖次時間和抽程長度、速度、回程長度、速度進(jìn)行往復(fù)運(yùn)行。PLC同時采集并存儲載荷傳感器，提供的載荷變化曲線和采出速度(沖次、抽程、回程)變化曲線以及變頻器提供的電流變化曲線。
四、PLC對采油機(jī)運(yùn)行中的四種動態(tài)曲線進(jìn)行分析處理。
(1)當(dāng)抽程載荷信號曲線圖上出現(xiàn)慣性沖擊載荷時，說明動載過大，沖次速度超過載荷要求，PLC通過模式識別與電流信號對比確認(rèn)以后，指令變頻器調(diào)整(在出現(xiàn)慣性沖擊載荷的沖程距離內(nèi))沖次、速度、動載勢能。直至載荷信號數(shù)值基本平衡。
(2)當(dāng)回程載荷信號曲線圖上出現(xiàn)回程載荷過小時，說明回程速度超過載荷需求，PLC通過摸式識別與電流信號對比分析確認(rèn)后，指令變頻器調(diào)整回程速度，直至載荷信號恢復(fù)正常。
(3)當(dāng)運(yùn)行相位變換出現(xiàn)載荷信號數(shù)值過大或過小時，說明換相缺載、加載過大或過小，PLC通過模式識別與電流波形對比確認(rèn)后，指令變頻器，調(diào)整沖程(位移)、沖次，直至載荷信號、電流信號符合需求后，調(diào)整停止。
五、采油機(jī)運(yùn)行過程中，PLC在設(shè)定的調(diào)整范圍內(nèi)，始終實(shí)時的主動根據(jù)載荷傳感器的傳輸?shù)妮d荷信號和變頻器提供的電流信號來調(diào)整沖程的位置速度、沖次的位置速度。并以穩(wěn)定運(yùn)行載荷和運(yùn)行電流為基礎(chǔ)，保證機(jī)、桿、泵在正常的范圍內(nèi)正常運(yùn)行，保持穩(wěn)定的采出效率。
權(quán)利要求
1．一種提高采油機(jī)運(yùn)行效率的方法，其特征在于由載荷傳感器將沖程中的抽程回程信號數(shù)值載入可編程序控制器PLC并存儲；采油機(jī)在一定時間內(nèi)，自動以不同的沖次時間和抽程、長度、速度、回程長度、速度進(jìn)行往復(fù)運(yùn)行；可編程序控制器PLC同時采集并存儲載荷傳感器提供的載荷變化關(guān)系和采出速度變化關(guān)系以及變頻器提供的電流變化關(guān)系；通過可編程序控制器的程序控制調(diào)整采油機(jī)的沖次的次數(shù)；沖程中的抽程、回程、換相時間和速度，使采油機(jī)運(yùn)行中的慣性沖擊載荷，換相振動載荷及電流得到控制和消除。
全文摘要
本發(fā)明涉及自動采油機(jī)提高運(yùn)行效率的方法。本方法采用數(shù)字變頻器、載荷傳感器、采油機(jī)不同的工作制度,由可編程序控制器采集采油機(jī)抽油過程中,不同工作制度下的抽程載荷、回程載荷的數(shù)值和電流數(shù)值,以及不同工作制度的數(shù)值。通過PLC儲存和處理,找出載荷、耗能、抽程、沖次、回程之間的邏輯關(guān)系,進(jìn)行組態(tài)與編程。通過PLC的程序控制調(diào)整采油機(jī)的工作狀態(tài)。本發(fā)明具有使采油機(jī)運(yùn)行效率高、使用壽命長、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G05B13/00GK1320760SQ0010613
公開日2001年11月7日 申請日期2000年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月26日
發(fā)明者盧旭, 李瑩 申請人:盧旭, 李瑩