[發明專利]一種油田游梁式抽油機電機恒功率控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201610181478.8
• 申請日: 2016-03-28
• 公開（公告）號: CN105846747B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 張巖;甘慶明;陸梅;李大建;辛宏;劉濤;韓二濤;郭靖
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: H02P23/00
• 分類號: H02P23/00
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責任公司61108
• 代理人: 何銳

1.一種油田游梁式抽油機電機恒功率控制系統，包括電動機（1）、游梁式抽油機（2）、變頻器（6）和控制器（7），其特征在于：電動機（1）上裝載有轉速傳感器（3）和電參傳感器（4），游梁式抽油機（2）的曲柄上裝有曲柄位置傳感器（5），所述的電動機（1）與抽油機（2）連接，轉速傳感器（3）、電參傳感器（4）和曲柄位置傳感器（5）分別與控制器（7）連接，控制器（7）與變頻器（6）連接，變頻器（6）與電動機（1）連接；

所述的電參傳感器（4）包括測量電動機（1）的電壓、電流和功率因數的電壓傳感器、電流傳感器、功率因數傳感器；

所述的油田游梁式抽油機電機恒功率控制系統的控制方法，包括如下步驟：

步驟一：啟動電動機（1），求出游梁式抽油機（2）沖次n時電動機（1）輸入功率P₁在不同曲柄位置?的分布；

步驟二：根據電動機（1）特性曲線P₁=f（P₂），控制器（7）根據電動機（1）輸入功率P₁，計算電動機（1）輸出功率P₂在不同曲柄位置?的分布；

步驟三：由步驟二中的電動機（1）輸出功率P₂和步驟一中的游梁式抽油機（2）沖次n推導出電動機（1）輸出扭矩T₁在不同曲柄位置?的分布；

步驟四：根據步驟三中的電動機（1）輸出扭矩T₁分布，計算電動機（1）所需的平均輸出扭矩T₂；

步驟五：由步驟四中的電動機（1）的平均輸出扭矩T₂和游梁式抽油機（2）沖次n得到電動機（1）所需的平均輸出功率P₃；

步驟六：根據步驟三中不同曲柄位置?的電動機（1）輸出扭矩T₁分布和電動機（1）所需的平均輸出功率P₃，計算對應電動機（1）角速度ω₂分布；

步驟七：根據不同曲柄位置?，控制器（7）將電動機（1）角速度ω₂的分布，折算為變頻器輸出電流頻率f的分布，而后將電流頻率f分布輸給電動機（1）執行；

2.如權利要求1所述的油田游梁式抽油機電機恒功率控制系統，其特征在于：所述的步驟一中，求電動機（1）輸入功率P₁在不同曲柄位置?的分布是由控制器根據電參傳感器監測的電動機（1）輸入電壓U₁、電流I、功率因數cosФ計算得到。

3.如權利要求1所述的油田游梁式抽油機電機恒功率控制系統，其特征在于：所述的步驟三中，求電動機（1）輸出扭矩T₁在不同曲柄位置?的分布是由控制器（7）根據轉速傳感器（3）接收電動機（1）角速度ω₁和步驟二中的電動機（1）輸出功率P₂計算得到。

4.如權利要求3所述的油田游梁式抽油機電機恒功率控制系統，其特征在于：所述的輸出扭矩T₁的計算過程為，T₁=P₂/ω₁，其中P₂是電動機（1）輸出功率，ω₁是電動機（1）角速度。

5.如權利要求1所述的油田游梁式抽油機電機恒功率控制系統，其特征在于：所述的步驟五中的平均輸出功率P₃是控制器根據抽油機設定沖次n，首先計算平均電機角速度ω，進而計算電機所需的平均輸出功率P₃。

6.如權利要求5所述的油田游梁式抽油機電機恒功率控制系統，其特征在于：所述的平均電機角速度ω通過ω=2×π×n計算得到，所述的平均輸出功率通過P₃=T₂×ω計算得到，其中n是抽油機設定沖次，T₂是電動機（1）所需的平均輸出扭矩。

7.如權利要求1所述的油田游梁式抽油機電機恒功率控制系統，其特征在于：所述的步驟六中，角速度ω₂分布通過以下公式得到：ω₂=P₃/T₁，其中P₃是電動機（1）所需的平均輸出功率，T₁是電動機（1）輸出扭矩。

8.如權利要求1所述的油田游梁式抽油機電機恒功率控制系統，其特征在于：在電動機（1）運行過程中，電動機（1）不斷重復上述步驟一至七，確保游梁式抽油機負載變化后重新回到恒功率控制運行。