[发明专利]抽油机平衡的测试方法及装置

说明书

一、技术领域：本发明属于石油工业生产中抽油机平衡的测试方法及装置。

二、技术背景：游梁式抽油机是原油生产的主要设备，占抽油机总量的90％以上，其设备成本和耗电量占油田生产成本的比重非常大。游梁式抽油机工作于平衡状态有非常重要的意义。一方面可延长抽油机的使用寿命，另一方面可节约大量电能。抽油机的平衡运行状态就是指电动机在上下冲程中都做正功且相等。这是严格的理论公式。

目前抽油机平衡测试的主要方法是采用模拟式钳型电流表，测量电动机上下冲程的电流峰值，用两者中的小者比大者，即平衡率＝I小/I大，当比值不小于80％既认为达到了平衡状态。这种方法被称为电流法。很显然，这种方法与平衡的定义差距较大：(1)没有考虑到电流在整个上下冲程的变化情况，更没有考虑功率因素在上下冲程中的变化情况，只能是一种粗略的估计，误差较大；(2)在实际操作上，由于在上下冲程中电流峰值所占的时间宽度窄，电流表的指针不断摆动等因素的影响，测试人员仅靠眼的目测很难读取准确的数值；(3)某些严重不平衡的井，其下冲程(或上冲程)的电流在相位上已反相变成做负功的电流，而钳型电流表无法区分电流的相位，仍把其当成做正功的电流处理，这显然得不出正确结果。

由于上述原因，电流法从理论和实际操作上都存在着很大的缺陷，准确性较差，存在虚假平衡问题(即用钳型电流表测试认为抽油机处于平衡状态，而实际上抽油机运行在不平衡状态)。以电流法作为平衡判定标准来调整的抽油机平衡经常会出现调整后抽油机的日耗电量比调整前不但没有减少，反而有所升高的现象，也就是说其离真正的平衡标准更远，这更有力地说明了电流法的平衡测试方法存在明显的弊端。

三、发明内容：本发明为了克服上述测试抽油机工况平衡度存在的弊病提供一种新的抽油机平衡的测试方法及装置。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：利用抽油机上冲程耗能与下冲程耗能平衡原理设计抽油机平衡测试装置，用上下冲程所耗的小电能与大电能之比值判定抽油机工作工况的平衡度，将小于80％的比值通过调整抽油机的平衡块，调为比值近似等于1。

本测试装置由电流互感器、电压互感器、乘法器、I/F变换器、判定上下死点的自助探头、键盘控制、单片机CPU、通用端口、存储器、液晶显示和微型打印机组成，从电流互感器和电压互感器中所取出的电流信号与电压信号输入乘法器，作瞬时相乘得到功率信号，输入I/F变换器，I/F变换器的输出脉冲频率与输入功率成正比，再用自动探头测出的抽油机上、下冲程的死点控制CPU对I/F变换器输出的脉冲进行记数，通过计算上下冲程的各自时间里的各自脉冲总数，计算出各自耗电总量，并储存在存储器里以备打印或直接打印出小电能与大电能的比值(即平衡度)。

以上所述的自动探头由绕线轴、发条盒、齿轮组和多圈电位器组成。绕线轴与发条盒、主动齿轮是同轴，从动齿轮与多圈电位器是同轴，从动齿轮与主动齿轮相匹配，绕线轴上的拉线拴在抽油机驴头上，驴头向上死点运行(上冲程)将拉线拉长，绕线轴将发条卷紧，并带动齿轮组转动，同时带动多圈电位器的转轴转动，将驴头位移变化转化为电阻值变化，当驴头向下死点运行(下冲程)时，在发条的作用下，自动探头产生与上述相反的运动，记载驴头下死点的位移情况。RP电阻值的变化在电源的作用下，又转换成电压的变化，从LM331的7脚输入，从LM331的3脚输出的脉冲信号再输入89C58的T0口线，以备89C58的判断处理。

本发明与钳型电流表测试抽油机平衡的方法相比具有以下优点：

1、本发明记载了抽油机上下冲程各自耗能的总量，并用小电能与大电能之比判定抽油机工况平衡度，反映真实工况，测试数据准确，能直观地显示负功状况，给调整抽油机平衡度提供了可靠依据。

2、节约电能，利用本发明所测得的平衡度，进行调整抽油机平衡度，平衡度达95％以上，与较不平衡工况运转的抽油机比较，平均每台抽油机每天可节电17.3度。

3、减少抽油机事故，延长其使用寿命，能确保抽油机在平衡状况下工作，延长抽油机使用寿命5年以上。

4、延长检泵周期，减少抽油杆断脱次数。

四、附图说明：

图1为本装置的原理方框图；

图2为本装置的工作流程图；

图3是以51系列单片机89C58为控制中心的装置主板之一；

图4为以51系列单片机89C52为控制中心的装置主板电路之二。

图5、图5｀、图5｀｀是三相功率的测量电路；

图6是用于对测量数据长期保存的电路；