[發明專利]電機直驅游梁式抽油機積分自學習采油控制器

在審

• 申請號: 201510660264.4
• 申請日: 2015-10-13
• 公開（公告）號: CN105245155A
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發明（設計）人: 張卯瑞;姜玉德
• 申請（專利權）人: 大慶派司石油科技有限公司
• 主分類號: H02P23/14
• 分類號: H02P23/14
• 代理公司: 大慶市遠東專利商標事務所 23202
• 代理人: 周英華

技術領域

本發明涉及到石油開采領域，尤其涉及到一種電機直驅游梁式抽油機積分自學習采油控制器。

背景技術

現階段，游梁式抽油機采用間抽控制器、星/三角轉換控制器、可控硅調壓節能控制器、無功補償節能控制器等油田常用的節能控制器，間抽控制器一般適合運行于能夠自由停車和啟動的環境，當油井供液不足或者泵充滿度不足時，停抽一段時間，再次啟動，抽油機的電動機處于間歇工作狀態，具有一定節能效果；星/三角轉換控制器、可控硅調壓節能控制器、無功補償節能控制器也有一定的節能效果，上述傳統技術雖然比較簡單，容易實現，但是存在系統運行效率較低、人員維護成本較高等缺點，出現逐漸被新技術替代的趨勢。

而且由于在工程領域速度控制是常用的模式，為廣大工程技術人員熟悉和采用。抽油機控制通常也采用速度控制，既速度作為被控制量，采用常規PID控制，系統以恒定速度運行。工程師通常追求速度控制精度，由于游梁式抽油在電機一個周期內機負載變化較大，這將導致電機在一個旋轉周期內，多數時間是電動狀態，少數時間段電流很小，甚至是發電運行狀態，這樣電機的功率因素較低，導致供電線路損耗增大，系統運行效率降低。同時由于系統效率低，電機一部分能量變為有害無益的熱能，這將導致選擇較大容量的電機，造成大馬拉小車現象，進一步降低系統的運行效率，增加系統硬件成本。這個情況在采用異步電機驅動或者采用同步電機驅動配普通變頻器開環控制時更加明顯，而且由于異步電機驅動、開環控制制約，難以進一步提高系統性能。

發明內容

本發明目的就是為了克服上述問題，提供一種電機直驅游梁式抽油機積分自學習采油控制器。

本發明的電機直驅游梁式抽油機積分自學習采油控制器，是由積分學習控制器、內環速度控制器、轉矩控制器、轉矩區域限制模塊、電機驅動器、電機和電機速度檢測器構成，積分學習控制器、內環速度控制器、轉矩控制器、轉矩區域限制模塊、電機驅動器和電機依次電路聯接，電機速度檢測器分別與積分學習控制器、內環速度控制器和電機電路聯接，積分學習控制器與轉矩區域限制模塊電路聯接。

作為本發明的進一步改進，積分學習控制器為PID控制器。

作為本發明的進一步改進，內環速度控制器為P控制器。

本發明的電機直驅游梁式抽油機積分自學習采油控制方法，具體工作步驟如下：

(1)在令平均功率和平均轉速一定的條件下，設定電機給定轉速和電機給定轉矩，送至積分學習控制器；

(2)積分學習控制器根據預設條件利用電機給定轉速和電機給定轉矩計算得到轉矩限定區域，送至轉矩區域限制模塊；

(3)積分學習控制器分別輸出內環速度指令和電機給定轉矩至內環速度控制器和轉矩控制器，內環速度指令包括電機給定轉速；

(4)電機運行時，電機速度檢測器讀取電機瞬時速度，將該電機瞬時速度與內環速度指令中電機給定轉速對比得到偏差值Ⅰ并送至內環速度控制器，然后得到內環速度控制器整定后的內環輸出速度；

(5)同時，電機驅動器讀取電機瞬時轉矩，將該電機瞬時轉矩與電機給定轉矩對比得到偏差值Ⅱ并送至轉矩控制器，然后得到轉矩控制器整定后的內環輸出轉矩；

(6)步驟（4）得到的內環輸出速度與步驟（5）得到的內環輸出轉矩通過轉矩區域限制模塊中的轉矩限定區域限制后送至電機驅動器驅動電機；

(7)當電機運行一周及一周以上時，電機速度檢測器檢測并計算電機每一周期平均速度，并將該平均速度與電機給定轉速對比得到偏差值Ⅲ送至積分學習控制器得到新的電機給定轉速，同時利用公式計算出平均轉矩送至積分學習控制器得到新的電機給定轉矩；

(8)積分學習控制器根據預設條件和每一周期的平均功率來調整轉矩限定區域；

(9)重復步驟（3）至停機。

作為本發明的進一步改進，電機始終工作于電動狀態。

作為本發明的進一步改進，電機的瞬時功率限制在最大瞬時功率的35%~100%。

作為本發明的進一步改進，電機驅動器通過讀取其內部電流得到電機瞬時轉矩。

本發明的電機直驅游梁式抽油機積分自學習采油控制器，系統結構簡單、通過編制于驅動器中的控制器軟件極大地提高系統的性能，實現電機運行效率、功率因素、采收率這幾個變量自學習優化控制；沒有增加多余硬件，易于實現；能夠在不同油井工況時自適應負載變化，減少調配重和維護時間，實現具有對負載變化具有較強魯棒性的優化采油。

附圖說明

附圖1為本發明的電機直驅游梁式抽油機積分自學習采油控制器的結構框圖；