[发明专利]有杆抽油机随机实时运转故障监测方法和装置

说明书

本发明涉及到有杆抽油机随机实时运转故障监测方法和装置。

有杆抽油机采油时，时常会出现各种故障。当油井地下供液能力小于排出量时，就会造成液击和抽空现象。液击在抽油杆上产生高应力，会引起抽油杆脱落、断裂，使油井停产；抽动空时，尽管抽油机在工作，但没有液量输出，抽油机空耗能量；另外当抽油机传动链中传动带或键销脱落时，电机仍在转动，抽油机同样没有液量输出，同样产生空耗，等等。实际工作需要对这些故障进行监测，以避免造成损失并提高工作效率。目前有一种机械负荷监控装置，可以抽样监测抽油机的抽空、液击。它是由抽油杆负荷传感器(或贴在抽油机梁上的应变片)、位置检测器、BKH控制器、电机控制器、及分析仪器组成。BKH控制器由键盘、液晶显示器、Z80单板机、控制电机的继电器组成；分析仪由PC1500计算机、CE-150打印绘图仪组成。它还需要电流表、电压表、三相电度表才能实现它应有的功能。但是由于该设备结构庞大，不能适应野外长期连续监测、使用和控制，只能对油井进行抽样检测。工作起来，成本高效率低。

本发明的目的是提供一种新的随机实时的有杆抽油机运转故障监测方法和装置，该方法和装置可以随时跟踪抽油机运转，连续监测它的运转状态，及时监测出机器的液击、抽空、卡堵及传动系统的各种故障，提供报警信号和应急停机。以达到提高效率、降低成本、保护机器的目的。

本发明的技术解决方案由方法和装置两部分组成，在方法上本发明提出了一种新的监测方法，这个方法是：

1).借助于三相电机对负载变化敏感的特性；

2).借助于单片机有记忆、测量、运算和发出指令的性能；

3).利用抽油机上行程是个电动机，而下行程是个电动机也是个发电机的特性；

4).测量电机的工作电压V、电流1，自动计算出电机的功率W1，同时测量电机的转速，并根据转速自动计算出电机的功率W2，并每次进行记录，并根据需要和设置刷新。

5).记录前一次的V和当次的V和它们的差值ΔV，

记录前一次的I和当次的I和它们的差值ΔI，

记录前一次的W1和当次的W1和它们的差值ΔW1，

记录前一次的W2和当次的W2和它们的差值ΔW2；

6).利用ΔW＝ΔW1-ΔW2的每次的变化并根据ΔV、ΔI的变化和抽动油机故障的关系发出指令；

7).指令信号发出报警信号(如音响信号，语音信号等)和保护指令，实现本发明对有杆抽油机随机实时运转故障监测。

有杆抽油机运转中不同故障会表现出不同的信号特征，如发生卡堵时，电机转动而抽由杆不动，负荷很大，转速低，电流大；发生液击时，抽油杆有一个反负荷作用并作用在抽油机的传动链上，使电机输出功率有脉动，等效为工作电流的脉动，脉动周期和冲次相同，并发生在下冲程。发生抽空时，因为没有液量输出，上冲程电机输出功率下降，电机转速提高，下冲程电机转速、电流、电压不变。因此根据电流、电压和转速三者之间的关系，将实时电流、电压、转速按模糊参数输入，经过模糊程序判定，输出控制信号。达到保护抽油机、提高效率、降低成本的效果。

本发明在电路结构上是这样设计的：

本发明的有杆抽油机运转故障监测装置是由以下部件组成的：

为了适应野外工作，一人管理多座抽油机的需要，本发明的装置由两部分组成(见图1)，一部分是故障信号监测并发出故障电信号及接收控制信号的装置，他是由红外解码音频收发单元03、语音合成单元04、高频解码音频收发单元05、交流接触器06、单片机07、电流电压传感器08、显示单元09、转速传感器10和磁铁11组成。另一部分是发出指令和信号接收装置，它是由近距离通讯使用的红外收发单元01和远距离通讯使用的高频收发单元02构成。在对抽油机进行单独管理时，只第一部分就可以满足结构上的需要。