[发明专利]一种游梁式抽油机实时动态平衡调节方法

说明书

本发明涉及一种游梁式抽油机实时动态平衡调节方法，其特征在于，包括如下步骤：1，在游梁顶端或尾部安装动态平衡调节装置；2，采集抽油机一个周期的电气量，计算出负载转矩；3，根据得到的负载转矩，计算出最大负载力矩；4，计算动态平衡调节装置的平衡力矩；当动态平衡调节装置离游梁支点最远时，计算出最大平衡力矩；5，根据最大负载转矩及最大平衡力矩计算平衡峰值降幅比；6，计算出一个周期不同时刻动态平衡调节装置相对于游梁支点的位移；7，计算出控制直流电机的控制电压，通过控制电源电压来改变电机的转速。改善抽油机运行工况，有效降低运行过程中动力电机的峰值功率，降低机械冲击，提高系统实用寿命，并达到节能目的。

技术领域

本发明属于油田游梁式抽油机及节能控制领域，特别是涉及一种用于游梁式抽油机实时动态平衡调节的控制方法。

背景技术

游梁式抽油机是油田机采系统应用最广泛的设备之一，此类设备是典型的势能负荷系统，当电动机驱动此类装置时，电机在抽油机上冲程过程中通常处于重载，输出较大功率，而在下冲程过程中，抽油杆及液柱本身的重力通常可带动运转，电机输出功率较小。针对这种势能负载工况，相关研究领域提出并研究多种针对抽油机电机系统的节能技术。

由于运行工况的特点，使得电机运行效率及相应节能技术受到很大限制，尤其是抽油机系统的运行过程中的峰值功率的限制。以油田应用最为广泛的调压节能为例，调压节能的基本原理是通过降低电机的输入电压，使得电机铁耗以及铜耗降低来实现节能。油田中常见的固定调压方法包括：变压器分接头调压、自耦变压器调压。上述调压技术实现简单，不会产生电源污染，但其调节范围受峰值功率限制，节能效果无法达到预期目的。例如一台37kW抽油机电机，其平均功率通常为8kW左右，但其峰值功率可到30kW以上，此时电压调整参数要满足最大运行功率，因此限制了节能效果，无法最大程度提高系统效率。

为了改善上述条件，通过平衡调节是最为有效的方法之一。平衡调节是通过平衡装置改善抽油机运行过程的平衡度，平衡度提高可有效改善势能系统运行过程中的机械冲击，同时降低电机峰值功率，进而可降低电机的装机容量，提高运行效率。虽然游梁式抽油机均装有固定平衡装置，但此种平衡需要采用人工方式进行调节，其调节难度及工作量较大，因此在抽油机平衡状态改变后，通常不能通过固定平衡实现平衡度的及时调整。

针对上述问题，本发明结合大量现场实测曲线，在系统分析抽油机平衡力矩、负荷变化特点，以及相应节能方法限制因素的基础上，提出了平衡实时动态调节控制方法及装置。此装置的基本工作原理是，在衡梁上增加新平衡装置，此装置能够在游梁上左右移动。通过新平衡块的不同位置实现改变作用到曲柄轴上的等效力矩，完成平衡度的动态调节。

发明内容

本发明提出了一种用于游梁式抽油机采油系统机械及节能控制领域的实时动态平衡调节方法及装置。实现在改善抽油机机械冲击以及保证系统安全可靠性的同时，提高系统运行效率，达到节能目的。此方法及装置是采用在抽油机游梁顶端或尾端安装可动态调节的平衡装置，在一个运行周期内根据运行工况数据，实时调整平衡装置对系统的平衡力矩，有效平衡驴头负载力矩尤其是峰值力矩，进而降低抽油机电机及供电线路峰值功率，在实现降低抽油机机械冲击的同时提高系统效率。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种游梁式抽油机实时动态平衡调节方法，包括以下步骤：

步骤1，在游梁顶端或尾部安装动态平衡调节装置，使动态平衡调节装置处于初始位置，并以抽油机驴头下死点作为周期起始时刻；

步骤2，采集抽油机一个周期的电气量，计算出负载转矩T_L(k)，并记录保存；

步骤3，根据得到的负载转矩T_L(k)，计算出最大负载力矩T_LZ；