[发明专利]一种抽油机钢丝绳断裂预警方法及预警装置

说明书

本申请适用于抽油机钢丝绳技术领域，提供了一种抽油机钢丝绳断裂预警方法及预警装置，其中，抽油机钢丝绳断裂预警方法包括：通过测量钢丝绳的第i个监测点的钢丝绳的横截面积，测量钢丝绳第i个监测点的钢丝绳的温度值，测量钢丝绳第i个监测点的应变片的电压值，建立第i个监测点的钢丝绳发生的形变量与对应的应变片的电压值之间的数学模型，建立钢丝绳在提升拉杆以及油泵时受到的拉力模型，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，对钢丝绳的断裂进行预警，解决了现有钢丝绳断裂预警方法不能准确考虑到外界环境对钢丝绳的影响，存在不能准确预测钢丝绳断裂的问题。

技术领域

本申请属于抽油机钢丝绳技术领域，尤其涉及一种抽油机钢丝绳断裂预警方法及预警装置。

背景技术

在机械采油中，抽油机、抽油杆、抽油泵以及钢丝绳为主要设备，由钢丝绳通过悬绳器连接抽油杆与抽油泵，钢丝绳是将地面抽油机动力传递到井下抽油泵的唯一载体，所以钢丝绳的使用寿命对于原油的生产来说至关重要，由于钢丝绳的连接方式和长期承受交变载荷，现场应用中存在一些不利因素导致钢丝绳容易发生脱扣和断裂破坏，由于抽油机载荷并不是恒定不变的，其不稳定性导致的钢丝绳寿命缩短且难以计算，现有技术中，采油工作人员大多采用定期更换钢丝绳的方法，导致抽油成本的大幅度提高，或者是通过计算钢丝绳承受的载荷直接计算钢丝绳的使用寿命。

综上所述，现有钢丝绳断裂预警方法不能准确考虑到外界环境对钢丝绳的影响，存在不能准确预测钢丝绳断裂的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种抽油机钢丝绳断裂预警方法及预警装置，能够解决现有钢丝绳断裂预警方法不能准确考虑到外界环境对钢丝绳的影响，存在不能准确预测钢丝绳断裂的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种抽油机钢丝绳断裂预警方法，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个监测点的钢丝绳长度发生的形变量，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为第i个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。

在一个实施例中，所述抽油机钢丝绳断裂预警方法还包括：