塔式抽油機(jī)控制方法及使用該方法的塔式抽油機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及塔式抽油機(jī)，具體涉及一種塔式抽油機(jī)控制方法及使用該方法的塔式 抽油機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 抽油機(jī)是油田主要采油設(shè)備，游梁式抽油機(jī)占抽油機(jī)90 %以上，其歷史可以和油 田歷史相同，經(jīng)過長時間發(fā)展，在電氣和機(jī)械上沒有什么發(fā)展空間。由于現(xiàn)在電梯技術(shù)、變 頻技術(shù)和控制理論的發(fā)展成熟，塔式抽油機(jī)在機(jī)械結(jié)構(gòu)上參照電梯結(jié)構(gòu)，改變原來游梁式 抽油機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)方式，電氣采用先進(jìn)變頻技術(shù)和控制系統(tǒng)，達(dá)到智能化抽油機(jī)(塔式抽油 機(jī)）。如圖1所示，目前常見的塔式抽油機(jī)包括油桿及配電箱，鋼絲繩的一端系在油桿上，另 一端繞過滾輪及皮帶輪后系在平衡板上，在平衡板的一邊由上至下依次設(shè)有上限開關(guān)、接 近開關(guān)及下限開關(guān)，在平衡板的一邊設(shè)有失載開關(guān)。皮帶輪與電機(jī)相聯(lián)結(jié)，在電機(jī)上有編碼 器及抱閘裝置，失載開關(guān)、上限開關(guān)、接近開關(guān)、下限開關(guān)、電機(jī)、抱閘裝置及編碼器連接配 電箱。在配電箱內(nèi)設(shè)有PLC、變頻器、觸摸屏及電器。失載開關(guān)、上限開關(guān)、接近開關(guān)、下限開 關(guān)、觸摸屏、編碼器及變頻器連接PLC，電機(jī)連接變頻器。
[0003] 現(xiàn)在有多種對上述塔式抽油機(jī)進(jìn)行控制的方法，鋼絲繩損壞頻繁，更換鋼絲繩是 很復(fù)雜和麻煩的事。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種延長鋼絲繩壽命且能對皮帶傳 動產(chǎn)生誤差進(jìn)行自動補(bǔ)償使沖程精確的塔式抽油機(jī)控制方法及使用該方法的塔式抽油機(jī)。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的塔式抽油機(jī)控制方法，包括如下步驟：
[0006] 步驟1，塔式抽油機(jī)上電后初始化；
[0007] 步驟2,讀取預(yù)先設(shè)定的參數(shù)；
[0008] 步驟3,等待設(shè)備運(yùn)行信號，若得到運(yùn)行信號則進(jìn)入下一步；
[0009] 步驟4,計算并設(shè)定上下沖程頻率及變頻器加減速時間；其中
[0010] 所述步驟4包括：
[0011] 步驟4.1，設(shè)定同步電機(jī)的參數(shù)，該參數(shù)包括:額定頻率F0、極數(shù)、電壓;設(shè)定系統(tǒng)參 數(shù)，電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈鋼絲繩提升長度J5、上沖程J1、下沖程J2、上沖程時間T1、下沖程時間T2; [00 12]步驟4.2，計算額定轉(zhuǎn)速RO =額定頻率FO/極數(shù)X 2，總長J3 = J1+J2，上升時平均電 機(jī)轉(zhuǎn)速Rl = J3/J5/T1，電機(jī)上升運(yùn)行轉(zhuǎn)速R2 = R1 X 2，對應(yīng)電機(jī)上升運(yùn)行頻率Fl =額定頻率 FO/額定轉(zhuǎn)速RO XR2，若電機(jī)上升運(yùn)行頻率Fl大于電機(jī)額定頻率FO，則設(shè)定電機(jī)上升運(yùn)行頻 率Fl =電機(jī)額定頻率F0;
[0013] 步驟4.3，計算下降時平均電機(jī)轉(zhuǎn)速R3 = J3/J5/T2，電機(jī)下降運(yùn)行轉(zhuǎn)速R4 = R3 X 2， 對應(yīng)電機(jī)下降運(yùn)行頻率F2 =額定頻率FO/額定轉(zhuǎn)速RO XR4,若電機(jī)下降運(yùn)行頻率F2大于電 機(jī)額定頻率，則設(shè)定電機(jī)下降運(yùn)行頻率F2 =電機(jī)額定頻率FO;
[0014]步驟4.4,計算得到電機(jī)上升的加速時間T21、電機(jī)上升減速時間T22及電機(jī)的上升 恒速時間T23;計算得到電機(jī)下降的加速時間T24、電機(jī)下降減速時間T25及電機(jī)的下降恒速 時間T26;
[0015] 步驟4.5,計算變頻器上升時加減速時間Tll =上沖程時間Tl-上升恒速時間T23/ 2/電機(jī)上升運(yùn)行頻率Fl X額定頻率FO，計算變頻器下降時加減速時間T12 =下沖程時間T2-下降恒速時間T26/2/電機(jī)下降運(yùn)行頻率F2 X額定頻率F0。
[0016] -種塔式抽油機(jī)，包括:塔式抽油機(jī)本體，所述塔式抽油機(jī)本體使用塔式抽油機(jī)控 制方法。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：
[0018] 1、在計算并設(shè)定上下沖程頻率及變頻器加減速時間后，以前更換鋼絲繩在1個月 左右，更換皮帶在2個月左右，現(xiàn)在鋼絲繩和皮帶能使用至少6個月。
[0019] 2、減少了皮帶或鋼絲繩的更換頻率，降低了成本。
【附圖說明】
[0020] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征目 的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯：
[0021] 圖1為本發(fā)明塔式抽油機(jī)控制方法計算并設(shè)定上下沖程頻率及變頻器加減速時間 的原理圖；
[0022] 圖2為本發(fā)明塔式抽油機(jī)控制方法計算并設(shè)定上下沖程頻率及變頻器加減速時間 的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
[0024] 如圖1、圖2所示，本發(fā)明塔式抽油機(jī)控制方法包括的步驟如下：
[0025] 步驟1，塔式抽油機(jī)上電后初始化，通電后把需要初始化的參數(shù)設(shè)定初始值，如中 要用到的計數(shù)器D300清0等；在上電初始化后，讀取上次停電帶記憶參數(shù)，讀取上次停電保 留在EEPROM參數(shù)的狀態(tài)，這樣系統(tǒng)控制方式和上次保持一致。
[0026] 步驟2,讀取預(yù)先設(shè)定的參數(shù)并檢查各輸入輸出接口的狀態(tài)，隨后系統(tǒng)進(jìn)行自檢；
[0027] 步驟3,等待設(shè)備運(yùn)行信號，若得到運(yùn)行信號則進(jìn)入下一步；
[0028] 步驟4,計算并設(shè)定上下沖程頻率及變頻器加減速時間；
[0029]如圖1所示，原理說明圖，在該圖紙中，F(xiàn) = ma為牛頓力學(xué)第二定律，F(xiàn)為力，m為質(zhì) 量，鋼絲繩產(chǎn)生的拉力a為加速度。
[0030]當(dāng)鋼絲繩拉質(zhì)量為M負(fù)載速度按Vl曲線運(yùn)行，鋼絲繩產(chǎn)生的拉力為Fl曲線，在0到 tl時間段，速度由0加速到VII，加速度為Vll/tl，鋼絲繩產(chǎn)生拉力為FWzMXVll/tl+GX = Mg為本身重力。在tl到t4時間段，速度由Vll恒速運(yùn)行，加速度為0,鋼絲繩產(chǎn)生拉力為FlO = G，在t4到t5時間段，速度由Vll降到0,加速度為Vll/(t5-t4)，鋼絲繩產(chǎn)生拉力為FlO逐漸降 為O Ο
[0031 ]當(dāng)鋼絲繩拉質(zhì)量為M負(fù)載速度按V2曲線運(yùn)行，鋼絲繩產(chǎn)生的拉力為F2曲線，在0到 t2時間段，速度由0加速到V12,加速度為V12/t2,鋼絲繩產(chǎn)生拉力為Fll=MXV12/t2+G。在 t2到t3時間段，速度由V12恒速運(yùn)行，加速度為0,鋼絲繩產(chǎn)生拉力為？10 = 6。在丨3到丨5時間 段，速度由V12降到0,加速度-Vll/(t5-t3)鋼絲繩產(chǎn)生拉力為FlO逐漸降為0。
[0032]由圖1和以上描述，得出以下結(jié)論：
[0033] 1:加恒速中，鋼絲繩產(chǎn)生的拉力=負(fù)載重力=G.
[0034] 2:加速中，鋼絲繩產(chǎn)生的拉力=ma+G，G為負(fù)載重力，M為負(fù)載質(zhì)量，拉力大小和加 速度成比關(guān)系。加速中降低加速度可以降低鋼絲繩拉力。
[0035] 3:減速中，鋼絲繩產(chǎn)生的拉力逐漸降為0。
[0036] 如圖2所示，為步驟4的流程圖，由該圖可知，步驟3包括：
[0037] 步驟4.1，設(shè)定同步電機(jī)的參數(shù)，該參數(shù)包括:額定頻率F0、極數(shù)、電壓等;設(shè)定系統(tǒng) 參數(shù)電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈鋼絲繩提升長度J5、上沖程J1、下沖程J2、上沖程時間T1、下沖程時間T2; [0038]步驟4.2，計算額定轉(zhuǎn)速RO =額定頻率FO/極數(shù)X 2，總長J3 = J1+J2，上升時平均電 機(jī)轉(zhuǎn)速Rl = J3/J5/T1，電機(jī)上升運(yùn)行轉(zhuǎn)速R2 = R1 X 2，對應(yīng)電機(jī)上升運(yùn)行頻