[發明專利]一種游梁式抽油機與電動機合理匹配方法

有效

• 申請號: 201310436060.3
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN103500247A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 馮子明;姜民政;李紅梅;劉維凱;董康興;顧慧彬
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 曹愛華

1.一種游梁式抽油機與電動機合理匹配方法，其特征在于：這種游梁式抽油機與電動機合理匹配方法，

步驟一、建立抽油機數據庫，該數據庫包括抽油機的幾何結構尺寸、抽油機各運動部件的轉動慣量、傳動比；被匹配井初始抽汲參數：沖程、沖次、泵掛、泵徑；測試被匹配井的工況參數：油壓、套壓、含水率、動液面、原油密度、原油粘度，上述數據庫用于在進行抽油機系統運動和動力計算時調用相關參數；

步驟二、建立電動機數據庫，該數據庫包括電動機類別、型號；三相異步電動機、雙功率電動機、高轉差電動機和永磁同步電動機的工作特性參數，所述的參數由室內電機特性實驗平臺測試得到，通過對測試數據進行歸納擬合分析，得到各電機的特性函數，所述測試得到的工作特性參數包括從0kW功率測試點到2倍電動機額定功率測試點，一共15個工況點的相應測試值；

步驟三、建立桿管數據庫，該數據庫包括桿管的桿管的強度、級數、直徑、長度；

步驟四、進行抽油機四連桿運動計算，

懸點速度和加速度計算公式為；????????????????????????????????????????????????

懸點位移計算公式為；；

步驟五、計算抽油機井懸點載荷，

桿管液一維波動方程為；

阻尼根據A.M.皮爾維爾江的阻尼力公式推導出的阻尼公式計算，如下所示；

；式中；，m為油管內徑與抽油桿直徑之比；??????????

步驟六、計算減速箱扭矩，

減速箱輸出軸凈扭矩；

電動機輸出軸扭矩；；

步驟七、計算驅動電動機輸入端參數，輸入端參數包括輸入電流、輸入功率、功率因數、效率、轉差率、轉速；

步驟八、重復步驟七分別進行三相異步電動機、雙功率電動機、高轉差電動機和永磁同步電動機四個類別的11?kW、15?kW、18.5?kW、22?kW、30?kW、37?kW、45?kW、55?kW、75?kW各一臺電動機輸入端參數的計算；

步驟九、將被匹配抽油機井與電動機進行合理匹配，把步驟八計算結果與標配電動機方案進行對比，經過約束條件的篩選后，按綜合節電率值的大小進行排序，綜合節電率最高的方案即為優選出的“機-電”合理匹配方案，

綜合節電率以標配電動機為計算依據，公式為；

目標函數：

約束條件：

式中；

——計算目標函數的一系列相關參數；

——計算目標函數的計算函數；

——綜合節電率（%）：；

——有功功率（kW）；

——無功功率（kar）；

0.06——無功經濟當量，詳見《GB/T12497-2006》；

——平均負載率（%）：;

——瞬態功率值（kW）；

——電動機額定功率（kW）；

——等效功率（kW）：，為等效系數，三相異步電動機取0.5~0.6，永磁同步電動機選0.6~0.65，高轉差率電動機選0.65~0.7；

——時間（秒）；

——減速箱輸出軸扭矩（Nm）；

——周期載荷系數：；

——產量；

下標：

——最大值；

——序號；

——標配電動機是的相關參數；

——相關設備額定值。

2.根據權利要求1所述的游梁式抽油機與電動機合理匹配方法，其特征在于：當采用所述的高轉差電動機時，電動機速度轉差率不可忽略時，應對電動機運動函數、抽油機運動函數和動力函數進行耦合分析，步驟如下；

一、四連桿運動方程使用復變矢量法求解；

二、懸點載荷使用顯式差分法求解波動方程；

三、電機運動微分方程使用電機外特性曲線來求解電機轉速瞬時值，對離散轉速數據進行三次樣條微商法求解電機的加速度；

四、考慮抽油機運動部件轉動慣量的影響，用電機角速度和角加速度及傳動比來計算減速箱曲柄軸的扭矩；

五、聯立求解上述四個部件的運動與動力函數，通過循環迭代計算其雙向高度耦合特性。