本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供了一種用于抽油機(jī)工作效率及平衡度分析的裝置及方法，相應(yīng)的裝置包括：轉(zhuǎn)速測(cè)量單元，用于檢測(cè)抽油機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速，并將轉(zhuǎn)速檢測(cè)結(jié)果輸出給數(shù)據(jù)處理單元；電量采集單元，用于采集抽油機(jī)的電量參數(shù)，并將電量采集結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元；止點(diǎn)檢測(cè)單元，用于檢測(cè)抽油機(jī)的沖程起止點(diǎn)，并將起止檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元；數(shù)據(jù)處理單元，用于將所述轉(zhuǎn)速檢測(cè)結(jié)果、電量采集結(jié)果以及起止檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行混合運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果發(fā)送給主控計(jì)算機(jī)。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)可以更精準(zhǔn)測(cè)量抽油機(jī)的工作狀態(tài)，能夠同時(shí)給出抽油機(jī)電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、諧波參數(shù)、正負(fù)扭矩的測(cè)量結(jié)果，并給提交抽油機(jī)平衡度數(shù)據(jù)和調(diào)整方案。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及，屬于抽油機(jī)的工作分析和數(shù)字化油田的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集及分析
技術(shù)介紹
對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行工作效率及運(yùn)行的平衡度分析是一項(xiàng)具有重大節(jié)能意義的檢測(cè)技術(shù)，由于抽油機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的不停磨損及井下工況的隨時(shí)變化，抽油機(jī)的工作效率隨著運(yùn)行時(shí)間的推移會(huì)逐步降低，從而增加了抽油機(jī)的能耗。如果能夠?qū)崿F(xiàn)精確的檢測(cè)，再根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行平衡調(diào)整，可使抽油機(jī)的效率(或平衡度)恢復(fù)到80%以上，折算到電能方面，新調(diào)整的抽油機(jī)節(jié)能8%以上。由此，這種抽油機(jī)工作效率及平衡度分析儀器是一種經(jīng)常使用的常備測(cè)量設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有一些現(xiàn)有的技術(shù)和成型產(chǎn)品面市，但在檢測(cè)原理、安裝工藝和技術(shù)指標(biāo)上還存在很大的缺陷，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面I、不能進(jìn)行扭矩測(cè)量現(xiàn)有產(chǎn)品通常只是通過(guò)電量測(cè)量進(jìn)行抽油機(jī)工作效率分析，這種分析技術(shù)只能得出定性結(jié)論，不能給出精確的平衡度調(diào)整方案。雖然部分現(xiàn)行儀器也可以給出調(diào)整方案，但由于測(cè)量原理的限制，注定了所給出的調(diào)整方案也是不精確的。從理論上看，抽油機(jī)的工作效率及平衡度是要通過(guò)測(cè)量機(jī)械參數(shù)進(jìn)行分析的，例如，測(cè)量抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷，但這種測(cè)量方法必須發(fā)動(dòng)抽油機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，要在適當(dāng)?shù)奈恢眉友b力傳感器，這就使得這種方法在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中受到了極大的限制。采用不改動(dòng)抽油機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的方法測(cè)量抽油機(jī)的工作效率及平衡度，是抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展方向，測(cè)量抽油機(jī)機(jī)械輸出扭矩是一個(gè)全新的技術(shù)方法。目前所有的現(xiàn)行相關(guān)儀器不具備測(cè)量扭矩的功能。2、不能測(cè)量抽油機(jī)止點(diǎn)進(jìn)行抽油機(jī)工作效率及平衡度分析測(cè)量時(shí)，需要在抽油機(jī)的單個(gè)沖程內(nèi)完成，故而，判斷沖程的起始點(diǎn)及終止點(diǎn)是十分重要的。現(xiàn)行儀器是通過(guò)電機(jī)電流的變化間接判斷出沖程止點(diǎn)，但由于抽油機(jī)存在曲柄偏角，所以根據(jù)電流變化判斷沖程止點(diǎn)是很不精確的。3、不能無(wú)線傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)現(xiàn)行儀器都采用了現(xiàn)場(chǎng)操作方式，在溫度很低冬季環(huán)境下操作儀器，不僅對(duì)儀器的溫度特性是一個(gè)考驗(yàn)，而且不利于操作者的操作。本專(zhuān)利技術(shù)采用了無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，儀器安裝在抽油機(jī)現(xiàn)場(chǎng)，主控計(jì)算機(jī)可以放置在100米范圍內(nèi)的任意場(chǎng)合，例如儀表車(chē)，這就使得設(shè)備的工作環(huán)境得到了極大的改善。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的是為了解決現(xiàn)有抽油機(jī)進(jìn)行工作效率及運(yùn)行的平衡度分析技術(shù)中存在的不能進(jìn)行扭矩測(cè)量、不能測(cè)量抽油機(jī)止點(diǎn)以及不能無(wú)線傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)的問(wèn)題，進(jìn)而提供一種在扭矩測(cè)量、數(shù)據(jù)傳輸方式等方面進(jìn)行了原理變更和工藝變更，從而實(shí)現(xiàn)了抽油機(jī)工作效率及平衡度分析的裝置及方法。本專(zhuān)利技術(shù)的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 一種用于抽油機(jī)工作效率及平衡度分析的裝置，包括轉(zhuǎn)速測(cè)量單元，用于檢測(cè)抽油機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速，并將轉(zhuǎn)速檢測(cè)結(jié)果輸出給數(shù)據(jù)處理單元；電量采集單元，用于采集抽油機(jī)的電量參數(shù)，并將電量采集結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元；止點(diǎn)檢測(cè)單元，用于檢測(cè)抽油機(jī)的沖程起止點(diǎn)，并將起止檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元；數(shù)據(jù)處理單元，用于將所述轉(zhuǎn)速檢測(cè)結(jié)果、電量采集結(jié)果以及起止檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行混合運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果發(fā)送給主控計(jì)算機(jī)。 本專(zhuān)利技術(shù)由于采用了電量、轉(zhuǎn)速和扭矩等綜合工況數(shù)據(jù)的采集模式，可以更精準(zhǔn)測(cè)量抽油機(jī)的工作狀態(tài)，能夠同時(shí)給出抽油機(jī)電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、諧波參數(shù)、正負(fù)扭矩的測(cè)量結(jié)果，并給提交抽油機(jī)平衡度數(shù)據(jù)和調(diào)整方案；此外，由于專(zhuān)利技術(shù)了止點(diǎn)檢測(cè)裝置，可以使儀器脫離人工控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)；由于采用了無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，使得操作環(huán)境更加舒適，并提高了儀器的技術(shù)含量。附圖說(shuō)明圖I是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施方式提供的用于抽油機(jī)工作效率及平衡度分析的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施方式提供的轉(zhuǎn)速測(cè)量電路原理示意圖；圖3是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施方式提供的電量運(yùn)算單元電路原理示意圖；圖4是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施方式提供的數(shù)據(jù)運(yùn)算單元處理流程示意圖；圖5是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施方式提供的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸電路原理圖。具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本專(zhuān)利技術(shù)技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本專(zhuān)利技術(shù)的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例。如圖I所示，本實(shí)施例所涉及的一種用于抽油機(jī)工作效率及平衡度分析的裝置，包括轉(zhuǎn)速測(cè)量單元1，用于檢測(cè)抽油機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速，并將轉(zhuǎn)速檢測(cè)結(jié)果輸出給數(shù)據(jù)處理單元4 ；電量采集單元2，用于采集抽油機(jī)的電量參數(shù)，并將電量采集結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元4 ；止點(diǎn)檢測(cè)單元3，用于檢測(cè)抽油機(jī)的沖程起止點(diǎn)，并將起止檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元4 ；數(shù)據(jù)處理單元4，用于將所述轉(zhuǎn)速檢測(cè)結(jié)果、電量采集結(jié)果以及起止檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行混合運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果發(fā)送給主控計(jì)算機(jī)。圖2所示為轉(zhuǎn)速測(cè)量單元I的電氣原理圖，來(lái)自光電傳感器的轉(zhuǎn)速脈沖先經(jīng)過(guò)整形電路進(jìn)行預(yù)處理，然后通過(guò)EMP7128芯片換算成轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)。圖3所示為電量采集單元2中電量運(yùn)算子單元的電氣原理圖，來(lái)自電量采集單元2的抽油機(jī)電流電壓信號(hào)進(jìn)入電量運(yùn)算子單元，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后形成電量數(shù)據(jù)。圖4所示為數(shù)據(jù)運(yùn)算單元4的處理流程示意圖，相應(yīng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算單元4由STM32F107芯片構(gòu)成，該芯片內(nèi)嵌各種數(shù)據(jù)處理程序模塊，其具體處理流程為所輸入的電量數(shù)據(jù)通過(guò)電流模塊處理成抽油機(jī)電流數(shù)據(jù)；通過(guò)電壓模塊處理成抽油機(jī)電壓數(shù)據(jù)；通過(guò)功率模塊處理成抽油機(jī)有功功率、無(wú)功功率、視在功率等功率數(shù)據(jù)；通過(guò)功率因數(shù)模塊處理成抽油機(jī)功率因數(shù)數(shù)據(jù)；通過(guò)諧波參數(shù)模塊處理成抽油機(jī)諧波參數(shù)數(shù)據(jù)；轉(zhuǎn)速模塊讀取來(lái)自轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)。上述數(shù)據(jù)中，轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)進(jìn)入扭矩模塊，形成抽油機(jī)扭矩?cái)?shù)據(jù)，止點(diǎn)信號(hào)是該模塊的控制信號(hào)；功率數(shù)據(jù)、功率因數(shù)數(shù)據(jù)、諧波參數(shù)數(shù)據(jù)、扭矩?cái)?shù)據(jù)、轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)入通訊協(xié)議模塊，由該模塊控制無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸裝置向主控計(jì)算機(jī)發(fā)送上述混合數(shù)據(jù)。圖5所述為無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸子單元的電氣原理圖，來(lái)自數(shù)據(jù)運(yùn)算子單元的混合數(shù)據(jù)通過(guò)串口連接SZ05-STD芯片，該芯片采用標(biāo)準(zhǔn)的ZIGBEE協(xié)議將這些數(shù)據(jù)通過(guò)發(fā)送天線發(fā)送到主控計(jì)算機(jī)接收單元。主控計(jì)算機(jī)的接收單元采用了配對(duì)的SZ05-STD芯片，該芯片將接收數(shù)據(jù)通過(guò)TTL232USB芯片轉(zhuǎn)換成USB接口，進(jìn)入主控計(jì)算機(jī)。在數(shù)據(jù)運(yùn)算子單元中，扭矩計(jì)算方法如下所示電機(jī)輸出扭矩可由如下公式進(jìn)行換算T = 9549P/n ；T為扭矩，單位為N · M ;Ρ為電機(jī)功率，單位為KW ;η為電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)/分鐘。根據(jù)上述公式，可采用同時(shí)讀取電機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)電流(有效值)、線電壓(有效值)，然后按照 T= (9549X1. 732XIXUXcos<j5)/(1000n) = 16. 54IU cosA/n 進(jìn)行計(jì)算，其中COS(J)為電機(jī)功率因數(shù)。扭矩方向的測(cè)量原理為電機(jī)的電流和轉(zhuǎn)速在正負(fù)扭矩的情況下會(huì)有顯著的不同。扭矩的方向就依據(jù)電機(jī)的電流和轉(zhuǎn)速進(jìn)行綜合判斷。經(jīng)驗(yàn)顯示，當(dāng)電機(jī)輸出正扭矩時(shí)，電機(jī)電流應(yīng)當(dāng)加大，且轉(zhuǎn)速降低；當(dāng)電機(jī)輸出負(fù)扭矩時(shí)，上述情況會(huì)反轉(zhuǎn)。本具體實(shí)施方式由于采用了電量、轉(zhuǎn)速和扭矩等綜合工況數(shù)據(jù)的采集模式，可以更精準(zhǔn)測(cè)量抽油機(jī)的工作狀態(tài)，能夠同時(shí)給出抽油機(jī)電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、諧波參數(shù)、正負(fù)扭矩的測(cè)量結(jié)果，并給提交抽油機(jī)平衡度數(shù)據(jù)和調(diào)整方案；此外，由于專(zhuān)利技術(shù)了止點(diǎn)檢測(cè)裝置，可以使儀器脫離人工控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)；由于采用了無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，使得操作環(huán)境更加舒適，并提高了儀器的技術(shù)含量。以上所述，僅為本專(zhuān)利技術(shù)較佳的具體實(shí)施本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于抽油機(jī)工作效率及平衡度分析的裝置，其特征在于，包括：轉(zhuǎn)速測(cè)量單元，用于檢測(cè)抽油機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速，并將轉(zhuǎn)速檢測(cè)結(jié)果輸出給數(shù)據(jù)處理單元；電量采集單元，用于采集抽油機(jī)的電量參數(shù)，并將電量采集結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元；止點(diǎn)檢測(cè)單元，用于檢測(cè)抽油機(jī)的沖程起止點(diǎn)，并將起止檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元；數(shù)據(jù)處理單元，用于將所述轉(zhuǎn)速檢測(cè)結(jié)果、電量采集結(jié)果以及起止檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行混合運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果發(fā)送給主控計(jì)算機(jī)。
【技術(shù)特征摘要】
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐金超，韓修廷，梁宇寧，董長(zhǎng)義，馬志恒，王兆春，侯兆鋒，彭鵬，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：大慶恒通電子有限公司，
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