[发明专利]基于wifi网络云服务的数字化节能抽油机

说明书

技术领域

本发明涉及油田石油机械中的抽油机，尤其是涉及信息化数字化节能抽油机。

背景技术

目前公知的抽油机有传统的游梁式抽油机和现代的无游梁式抽油机。前者已经使用了100多年，具有皮实耐用，安全可靠的优点，但是效率低，能耗高，调参困难。后者是近十几年来科研人员新开发的新机型，优点是效率高、节能，但是制造成本高，可靠性差，后期维护费用高，节约的电费几乎又用到后期易损件中去了，因此，得不偿失，推广难以为继，绝大部分油田经过一段时间的试用，经过比对，认为还是游梁机比较好使用，致于效率低、能耗高的问题，希望把无游梁抽油机调节平衡技术嫁接到游梁式抽油机上来解决。

发明内容

为了克服现有游梁抽油机的上述缺陷，扬长避短，本发明提供基于wifi网络云服务数字化节能抽油机，可以达到发挥游梁抽油机的皮实可靠的优点，又能达到无游梁抽油机节能、高效、控制数字化、管理智能化的优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：以游梁式抽油机为载体，在游梁尾部增加一个吊臂，在吊臂上面设置一个自动调平衡的移动装置，采用信息技术，在电机上嵌入电参数传感器，在控制系统中采用集成电路、软件和相关信息元器件，集成油井示功图和电参数的采集和传输，对冲次、平衡等参数随工况自动调节，并将运行参数及井场音视频实时传输至wifi网络云端服务器。

所述自动调平衡装置，由机座、伺服电机、联轴器、减速机、圆柱形齿轮、齿条、保持架构成，在吊臂上平面安装齿条，伺服电机通过联轴器与减速机连接，它们共同安装在机座上，在减速机两端输出轴上安装圆柱齿轮，此总成与吊臂的齿条相啮合，在减速机输出轴上部焊接保持架，以防止运行过程中调平衡装置被甩出吊臂。研究与实验表明，平衡好的比平衡差的抽油机井系统效率能够提高5％-10％，而且抽油机平衡状况的好坏直接影响到减速机、电机的输出扭矩大小和使用寿命以及抽油机运转平稳性。当驴头前侧悬点负荷增大时，原有的平衡被破坏，电机在上行程过程中扭矩增大，因电流与扭矩成线性关系，故电流也增大。电机在下行过程中，扭矩减小，电流也减小，利用电机的电参数变化可以将其通过控制系统反映出来，当平衡度超过设定的85％-110％范围时，控制系统便会向伺服电机发出动作指令，通过移动平衡装置便可以获得新的平衡，前侧负荷增加时，伺服电机及减速机及配重机座便向外侧移动，直至达到新的平衡为止。当前侧负荷小时，伺服电机及配重便向内侧移动，直至达到新的平衡。为此，动态调节平衡可以保证抽油机始终在平衡良好的状态下运行，耗能最省。

所述自动控制系统是将自动平衡、电机控制、工况监测集成为一个整体，利用一套控制系统同时实现这三种功能。集成后电机不仅作为一个动力源还作为一个信息源，从电机的运行参数上获得所需的信息。平衡不好时，电机在运行过程中上冲程抽油与下冲程吸油，电机的扭矩不同，其电流也有所不同，通过判断上升与下降时电机的上述参数即可获知平衡度如何。运行状态和运行方向、上行下行、扭矩、电流、频率、冲次均可通过电机的运行参数获得，无须若干个传感器。

所述宽带wifi网络是作为油井监控系统的网络基础，采用一台wifi主站，覆盖50Km²区域内的所有油井，实现工况参数音视频传输，利用太阳能与风能供电的远距离wifi网桥，实现无人区的油井监控，监控系统的软件设计采用云端结构，所有的监控数据均存储于云端服务器上，通过web服务发布到各终端。

本发明的工作原理是：游梁式抽油机是一种变形的四连杆机构，其整机结构像一架天平，一端是抽油载荷，另一端是平衡配重。如果抽油载荷和平衡配重形成的扭矩相等或变化一致，那么用很小的动力就可以使抽油机连续不间断地工作，也就是说抽油机的节能技术取决于平衡的好坏，在平衡度为100％时电动机提供的动力仅用于提起1/2液柱重量和克服摩擦力，平衡率越差，则需要电动机提供的动力越大。因为抽油载荷是每时每刻都在变化的，而平衡配重不可能和抽油载荷作完全一致的变化。只能通过调节配重的力臂才能实现平衡。