[发明专利]基于四连杆机构曲柄转角获取悬点实时运动参数的方法

说明书

本发明所述基于四连杆机构曲柄转角获取悬点实时运动参数的方法，基于游梁式抽油机四连杆机构的连接与运动关系，以曲柄转角θ为已知量建立起悬点的实时参数运动模型，即以曲柄转角的变化实时地计算出悬点位置、速度与加速度的对应变化。从而建立起一种悬点新的运动参数实时获得方法，以易获得变量曲柄转角θ有效、快速地获取悬点实时运动参数，且提高了悬点运动参数测算的准确性，为实现悬点载荷在生产过程中的动态测算具有参考价值。基于四连杆机构曲柄转角获取悬点实时运动参数的方法，在四连杆机构直角坐标系中，基于电动机输出扭矩驱动的曲柄转角θ，测量出悬点的实时运动参数，包括悬点实时位置、速度与加速度。

技术领域

本发明是一种全新的游梁式抽油机悬点运动参数模型建立方法，具体地是以基于四连杆机构曲柄转角获取悬点的实时运动参数，属于石化行业，油田生产计算机信息化领域。

背景技术

目前国内油田勘探施工领域，较普遍地采用游梁式抽油机作为生产设备。现有技术针对悬点运动参数的求解，基本上是通过实测悬点的位置与载荷以揭示机井光杆的悬点载荷与冲程之间的变化关系。

如以下在先公开文献，如《石油学报》第19卷第2期第107-110页，游梁式抽油机运动参数的精确解，1998年4月刊。通过悬点运动参数建立游梁摆动方程，从而得出悬点运动的位移、速度和加速度计算公式，最终给出求游梁式抽油机悬点运动参数的精确解。

再如《石油机械》第34卷第5期第22-24页，游梁式抽油机运动规律的多体动力学分析，2006年3月刊。采用多体动力学方法进行分析，以动力学方程值积分的结果对位移和速度级约束方程进行求解和违约修正。

上述现有技术均以游梁摆角变化计算得出悬点位移，以及对速度和加速度的影响分析，计算过程复杂且具有多维的特点，计算结果因此也就累积较大的误差，仍非真正意义上的精确解。另外，计算过程过于复杂而具有较低的实地使用参考价值。

有鉴于此，特提出本专利申请。

发明内容

本发明所述基于四连杆机构曲柄转角获取悬点实时运动参数的方法，在于解决现有技术存在的问题而基于游梁式抽油机四连杆机构的连接与运动关系，以曲柄转角θ为已知量建立起悬点的实时参数运动模型，即以曲柄转角的变化实时地计算出悬点位置、速度与加速度的对应变化。从而建立起一种悬点新的运动参数实时获得方法，以易获得变量曲柄转角θ有效、快速地获取悬点实时运动参数，且提高了悬点运动参数测算的准确性，为实现悬点载荷在生产过程中的动态测算具有参考价值。

为实现上述设计目的，所述基于四连杆机构曲柄转角获取悬点实时运动参数的方法，基于电动机输出扭矩驱动曲柄旋转，进而带动驴头上下运动的特点。以游梁式抽油机支架轴的中点为零点，建立直角坐标系，以曲柄转角θ为自变量。

在四连杆机构直角坐标系中，基于电动机输出扭矩驱动的曲柄转角θ，测量出悬点的实时运动参数，包括悬点实时位置、速度与加速度。

具体地，悬点的实时位置符合以下表达式，

其中，

x_a＝Rcosθ-I

y_a＝Rsinθ-F

进一步地，悬点实时速度V_c是实时位置y_c的一阶导数，其表达式如下：

悬点实时加速度a_c是实时位置y_c的二阶导数，其表达式如下：

如上所述，基于四连杆机构曲柄转角获取悬点实时运动参数的方法具有的优点是：