[发明专利]一种油田抽油机自适应智能节能控制方法及其控制系统

说明书

本发明提供一种油田抽油机自适应智能节能控制方法，包括辨别抽油机每次冲程里的工作状态、抽油机电动状态时调压、抽油机发电状态时调频和回归至正常的VF曲线等几个步骤，油田抽油机自适应智能节能控制系统包括控制器电压频率独立VF控制模块、调压模块、调频模块和回归模块等几个模块，本发明能实现抽油机的自适应智能节能控制，实现抽油机工作于发电状态时提高电动机的运行转速，工作于电动状态时恢复到正常的运行转速，从而实现同等时间内，冲程次数不低于正常冲次，单位时间，单位能量的抽油量只会提高不会降低，本发明独创的VF独立控制方法，可以实现空载时自动降低输出电压、输出电流，发电情况下自动储能，从而达到节能的目的，可广泛应用于油田抽油机、离心机、机床等具有电动和发电两种工作模式的应用场合。

技术领域

本发明涉及油田抽油机智能控制技术领域，特别是涉及一种油田抽油机自适应智能节能控制方法及其控制系统。

背景技术

石油作为国家的战略能源，象征着一个国家的实力，具有非常重要的地位。我国的油田行业目前使用量最大的是四连杆抽油机，俗称驴头式抽油机，对于油田的四连杆抽油机，目前主要是异步电机拖动，目前有2种，第一种是工频异步抽油机，第二种是变频异步抽油机。变频异步抽油机具有启动平稳，节能环保，变频调速可提高采油效率等方面具有明显优势，因此变频抽油机成为了油田行业的发展趋势。

油田所用的四连杆抽油机，循环往复的工作在电动和发电这两种工作状态，在电动状态下，在电动状态下，电动机耗电，将电能转化为重力势能，而在发电状态下，电动机发电，传统的控制器将发的电通过电阻消耗掉，这就造成了能量的浪费，并且传统的控制器在负载较轻时，仍然保持较高的输出电压、30％～50％的输出电流，造成了能量浪费。而抽油机在上升时处于电动状态，下降时处于发电状态，传统的抽油机控制器必须采用制动电阻，将发电所产生的能量变成热量散发到空气中，这无疑就造成了能量的浪费。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种油田抽油机自适应智能节能控制方法及其控制系统，能自适应地实现VF均衡控制，自动调节控制器的输出电压和输出频率，使两者均衡协调控制，两者既能独立控制，又能协调控制，用于解决现有技术中抽油机电动和发电状态中能量被浪费的问题。

本发明提供一种油田抽油机自适应智能节能控制方法，包括如下步骤：

S1、辨别抽油机每次冲程里的工作状态，控制器自动识别抽油机电动或发电的工作状态，通过VF控制方法分别控制和调节电动机的电压或频率；

S2、抽油机电动状态时调压，控制器检测输出电压的幅值和相位的变化，控制器检测输出电流的幅值和相位的变化，通过计算输出电压和输出电流的夹角判断有功和无功分量的比重，获知电机负载的轻重，通过VF分离的方法保持频率不变，通过调节输出电压实现减少电机和控制器的损耗；

S3、抽油机发电状态时调频，控制器自动检测出发电能量的多少，将所述控制器的输出频率调高，通过VF分离的方法保持控制器的母线电压不变，将机械的重力势能转化为动能存储到储存介质，制动电阻不发热，抽油机的电能损耗减少；

S4、回归至正常的VF曲线，当输出电流与输出电压的相位差为0时，使输出频率不再升高；当输出电流相位滞后于输出电压时，工作状态由VF分离恢复到正常的VF曲线。

进一步地，所述抽油机处于电动状态时，电动机耗电，电能转化为重力势能；发电状态下，电动机发电并将其储存供下一次电动状态使用。

进一步地，所述抽油机电动状态时调压的具体过程是负载较轻时，通过VF分离的方法，将输出频率保持不变，降低同等频率下的输出电压；负载较重时，VF分离恢复到正常的VF曲线，按照所述的给定的VF曲线运行。