[发明专利]一种抽油机钢丝绳断裂预警方法及预警装置

权利要求书

1.一种抽油机钢丝绳断裂预警方法，其特征在于，所述抽油机钢丝绳断裂预警方法包括：

在钢丝绳上等距离的选取n个监测点，每个监测点设置一个应变片；

测量钢丝绳的第i个监测点的钢丝绳的横截面积S_i，0＜i≤n，其中，i为正整数，n为正整数；

测量钢丝绳第i个监测点的钢丝绳的温度值H_i；

测量钢丝绳第i个监测点的应变片的电压值V_i；

建立第i个监测点的钢丝绳发生的形变量D_i与对应的应变片的电压值V_i之间的数学模型为：

其中，V_i为第i个监测点的应变片的电压值，D_i为第i个监测点的钢丝绳的形变量，k₁为输出电压的纠正系数，k₂为余弦分量系数，k₃为正弦分量系数，Q_i为第i个监测点的应变片的电压的灵敏度系数，ω₁为钢丝绳的形变系数，H_i为第i个监测点的钢丝绳的温度；

建立钢丝绳在提升拉杆以及油泵时受到的拉力F模型；

建立第i个监测点的钢丝绳的模量与钢丝绳受到的拉力、钢丝绳的形变以及应变片的电压值之间的数学模型为：

其中，E_i为钢丝绳在第i个监测点的模量，F为钢丝绳受到的拉力，a为钢丝绳被提起向上运动时的加速度，H_i为监测点处钢丝绳的温度，

在第i个监测点的钢丝绳的模量大于或者等于预设的钢丝绳模量时生成钢丝绳断裂预警信号，以提醒用户进行更换钢丝绳。

2.根据权利要求1所述的抽油机钢丝绳断裂预警方法，其特征在于，所述抽油机钢丝绳断裂预警方法还包括：

在预设的基准温度下监测至少四个监测点的形变量和应变片输出的电压，并根据形变量和应变片输出的电压计算输出电压的纠正系数k₁，余弦分量系数k₂，正弦分量系数k₃，以及钢丝绳的形变系数ω₁。

3.根据权利要求2所述的抽油机钢丝绳断裂预警方法，其特征在于，所述抽油机钢丝绳断裂预警方法还包括：

计算所述钢丝绳在上升过程中受到的总的拉力用F表示为：

F＝F₁+F₂

式中，F为钢丝绳被提起时向上运动时承受的总的拉力，F₁为钢丝绳被提起向上运动时承受的第一拉力，F₂为钢丝绳被提起向上运动时承受的第二惯性附加拉力；

建立钢丝绳在上升过程中受到的总的拉力用F的数学模型为：

其中，

ρ₁为钢丝绳的密度，为钢丝绳的平均横截面积，L₁为钢丝绳的总长度，ρ₂为抽油杆的密度，S₂为抽油杆的横截面积，L₂为抽油杆的长度，ρ₃为油泵的密度，S₃为油泵的有效横截面积，L₃为油泵的长度，ρ₄为原油的密度，ρ₅为水的密度，m₁为原油所占的比例系数，m₂为水所占的比例系数，S₄为油泵中原油和水的有效横截面积，L₄为油泵中原油和水的有效长度，g为重力加速度，a为钢丝绳被提起向上运动时的加速度。