本發(fā)明為一種控制方法，尤指一種應(yīng)用于一抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)整沖次頻率的控制方法。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，石油在各國經(jīng)濟(jì)中的地位愈加顯著。為了采集油井里的石油，便須利用一抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來達(dá)成。

一般而言，抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包含一抽油裝置、一變頻器、一電動(dòng)機(jī)組及一遠(yuǎn)端監(jiān)控裝置。其中抽油裝置、變頻器及電動(dòng)機(jī)組變頻器鄰設(shè)于油井，且變頻器采用一運(yùn)作頻率而控制電動(dòng)機(jī)組的轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)組則驅(qū)動(dòng)抽油裝置運(yùn)作，使抽油裝置內(nèi)的一抽油桿進(jìn)行往復(fù)式的直線運(yùn)動(dòng)，藉此帶動(dòng)位于油井下的抽油裝置的一抽油泵進(jìn)行作用，而通常把每分鐘抽油桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)稱為沖次，而沖次頻率實(shí)際上對(duì)應(yīng)于變頻器的設(shè)定頻率。遠(yuǎn)端監(jiān)控裝置則以遠(yuǎn)端方式經(jīng)由無線傳輸接收由抽油裝置所傳來的抽油桿的一負(fù)載量及抽油裝置內(nèi)用來帶動(dòng)抽油桿運(yùn)動(dòng)的一曲軸的一旋轉(zhuǎn)角度，并利用該負(fù)載量及該旋轉(zhuǎn)角度而產(chǎn)生一油井示功圖(working dynagraph)，使監(jiān)控人員可在遠(yuǎn)端監(jiān)控裝置藉由監(jiān)控示功圖來分析油井生產(chǎn)狀況，并依據(jù)分析結(jié)果通知采油人員，采油人員則因應(yīng)分析結(jié)果前往油井來人工調(diào)整變頻器的運(yùn)作頻率，以對(duì)應(yīng)調(diào)整抽油裝置的沖次頻率，進(jìn)而使抽油裝置可依據(jù)油井生產(chǎn)狀況來對(duì)應(yīng)運(yùn)作。

然而傳統(tǒng)抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)僅能藉由采油人員前往油井來人工調(diào)整變頻器的運(yùn)作頻率，因此一旦交通不便或天氣狀況不佳時(shí)，采油人員將無法及時(shí)地前往油井對(duì)變頻器的運(yùn)作頻率進(jìn)行最佳化調(diào)整，如此一來，將影響產(chǎn)油效率同時(shí)造成人員工作的負(fù)擔(dān)。

因此，如何發(fā)展一種可改善上述現(xiàn)有技術(shù)缺失的自動(dòng)調(diào)整沖次頻率的控制方法，實(shí)為相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域者目前所迫切需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的為提供一種自動(dòng)調(diào)整沖次頻率的控制方法，其可使采用本發(fā)明控制方法的抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提高產(chǎn)油效率并減少人員工作的負(fù)擔(dān)，且使抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的抽油裝置在油井的油量不佳時(shí)以沖次頻率為零方式進(jìn)行運(yùn)作，藉此減少電能損耗同時(shí)延長抽油裝置的使用壽命。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種控制方法，適用于變頻器中，變頻器用以控制抽油裝置的沖次頻率，且沖次頻率對(duì)應(yīng)于變頻器的運(yùn)作頻率，控制方法包含步驟如下：(S1)驅(qū)動(dòng)變頻器執(zhí)行啟動(dòng)模式而開始運(yùn)作，且以起始頻率運(yùn)作；(S2)以變頻器當(dāng)前的運(yùn)作頻率為基準(zhǔn)點(diǎn)界定出頻率范圍，并將頻率范圍等分而取出彼此相異的多個(gè)頻率點(diǎn)；(S3)控制變頻器以每一頻率點(diǎn)運(yùn)行，以獲得變頻器在每一頻率點(diǎn)運(yùn)行時(shí)所對(duì)應(yīng)的判斷參數(shù)，其中每一判斷參數(shù)反映在以對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)運(yùn)行時(shí)抽油裝置的抽油效率；(S4)于多個(gè)頻率點(diǎn)的多個(gè)判斷參數(shù)中尋找最佳的判斷參數(shù)，并控制變頻器改以最佳的判斷參數(shù)所對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)運(yùn)作，以對(duì)應(yīng)調(diào)整抽油裝置的沖次頻率；(S5)判斷變頻器當(dāng)前的運(yùn)作頻率是否等于最低下限頻率，并于判斷結(jié)果為否時(shí)，再次執(zhí)行步驟(S2)，而于判斷結(jié)果為是時(shí)，執(zhí)行下一步驟；(S6)當(dāng)步驟(S5)的判斷結(jié)果為是時(shí)，判斷變頻器當(dāng)前的運(yùn)作頻率小于最低下限頻率的連續(xù)次數(shù)是否達(dá)到設(shè)定次數(shù)，并于判斷結(jié)果為否時(shí)，再次執(zhí)行步驟(S2)，而于判斷結(jié)果為是時(shí)，執(zhí)行下一步驟；以及(S7)當(dāng)步驟(S6)的判斷結(jié)果為是時(shí)，控制變頻器執(zhí)行待機(jī)模式，并維持第一設(shè)定時(shí)間后重新執(zhí)行步驟(S1)。

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

附圖說明

圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例的控制方法的步驟流程圖。

其中，附圖標(biāo)記

1：抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

2：抽油裝置

20：抽油桿

21：抽油泵

22：移感測(cè)器

23：負(fù)載感測(cè)器

24：曲軸

3：變頻器

30：控制單元

4：電動(dòng)機(jī)組

5：遠(yuǎn)端監(jiān)控裝置

S1～S7：控制方法的步驟

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述，以更進(jìn)一步了解本發(fā)明的目的、方案及功效，但并非作為本發(fā)明所附權(quán)利要求保護(hù)范圍的限制。

請(qǐng)參閱圖1，其為本發(fā)明較佳實(shí)施的抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實(shí)施例的抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)1包含一抽油裝置2、一變頻器3及一電動(dòng)機(jī)組4。變頻器3具有一控制單元30，控制單元30用以控制變頻器3的運(yùn)作頻率，進(jìn)而使變頻器3依據(jù)自身的運(yùn)作頻率而對(duì)應(yīng)控制電動(dòng)機(jī)組4的轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)組4則驅(qū)動(dòng)抽油裝置2運(yùn)作，使抽油裝置2內(nèi)的一抽油桿20進(jìn)行往復(fù)式的直線運(yùn)動(dòng)，藉此帶動(dòng)抽油裝置2的一抽油泵21進(jìn)行作用，以抽取油井內(nèi)的石油，其中抽油裝置2的抽油桿20的沖次頻率實(shí)際上由變頻器3的運(yùn)作頻率所控制。

于上述實(shí)施例中，抽油裝置2更具有一位移感測(cè)器22及一負(fù)載感測(cè)器23，分別與變頻器3的控制單元30相通訊，其中位移感測(cè)器22用來感測(cè)抽油裝置2內(nèi)用來帶動(dòng)抽油桿20運(yùn)作的一曲軸24的一旋轉(zhuǎn)角度，負(fù)載傳感器23則用來感測(cè)抽油桿20上的一負(fù)載量。此外，變頻器3的控制單元30更可依據(jù)位移感測(cè)器22及負(fù)載感測(cè)器23所傳來的感測(cè)結(jié)果，亦即依據(jù)該旋轉(zhuǎn)角度及該負(fù)載量而分析出關(guān)于油井油量(實(shí)際上亦對(duì)應(yīng)于抽油桿20的抽油效率)的一油井示功圖，并依據(jù)油井示功圖而動(dòng)態(tài)地調(diào)整變頻器3的運(yùn)作頻率，其中在變頻器3不同的運(yùn)作頻率下，即在抽油裝置2不同的沖次頻率下，控制單元30所分析 出來的油井示功圖為相異。另外，于一些實(shí)施例中，控制單元30更具有記數(shù)及計(jì)時(shí)的功能。更甚者，抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)1更具有一遠(yuǎn)端監(jiān)控裝置5，以遠(yuǎn)端方式經(jīng)由無線傳輸接收由抽油裝置2所傳來的該負(fù)載量及抽該旋轉(zhuǎn)角度，進(jìn)而分析并顯示該油井示功圖，使使用者可監(jiān)控抽油裝置2的運(yùn)作狀況。

請(qǐng)參閱圖2并配合圖1，其中圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例的控制方法的步驟流程圖。如圖1、圖2所示，本實(shí)施例的控制方法可應(yīng)用于圖1所示的變頻器3的控制單元30中，且包含步驟如下：首先，執(zhí)行步驟S1，驅(qū)動(dòng)變頻器3開始運(yùn)作而執(zhí)行一啟動(dòng)模式，且先以一起始頻率進(jìn)行運(yùn)作。接著，執(zhí)行步驟S2，以變頻器3當(dāng)前的運(yùn)作頻率為基準(zhǔn)點(diǎn)界定出一頻率范圍，將該頻率范圍等分而取出彼此相異的多個(gè)頻率點(diǎn)。然后，執(zhí)行步驟S3，控制變頻器3以每一頻率點(diǎn)短暫運(yùn)行，以獲得變頻器3在每一頻率點(diǎn)運(yùn)行時(shí)所對(duì)應(yīng)的判斷參數(shù)，其中每一判斷參數(shù)可反映變頻器3在以對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)運(yùn)行時(shí)抽油裝置2的抽油效率。接著，執(zhí)行步驟S4，于多個(gè)頻率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的多個(gè)判斷參數(shù)中尋找最佳的判斷參數(shù)，并控制變頻器3改以最佳的判斷參數(shù)所對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)運(yùn)作，以對(duì)應(yīng)調(diào)整抽油裝置2的沖次頻率。接著，執(zhí)行步驟S5，判斷變頻器3當(dāng)前的運(yùn)作頻率是否等于一最低下限頻率。

當(dāng)步驟S5的判斷結(jié)果為是時(shí)，則執(zhí)行步驟S6，判斷變頻器3當(dāng)前的運(yùn)作頻率小于最低下限頻率的連續(xù)次數(shù)是否達(dá)到一設(shè)定次數(shù)。反之，當(dāng)步驟S5的判斷結(jié)果為否時(shí)，則再次執(zhí)行步驟S2。

另外，當(dāng)步驟S6的判斷結(jié)果為是時(shí)，便執(zhí)行步驟S7，控制變頻器3執(zhí)行一待機(jī)模式，并維持第一設(shè)定時(shí)間后重新執(zhí)行步驟S1。反之，當(dāng)步驟S6判斷結(jié)果為否時(shí)，再次執(zhí)行步驟S2。

于一些實(shí)施例中，步驟S2界定出頻率范圍的方法實(shí)際上為以變頻器3當(dāng)前的運(yùn)作頻率為基準(zhǔn)點(diǎn)疊加一預(yù)定頻率，例如5Hz，而構(gòu)成一第一界定頻率，且以變頻器3當(dāng)前的運(yùn)作頻率為基準(zhǔn)點(diǎn)減去預(yù)定頻率而構(gòu)成一第二界定頻率，進(jìn)而界定第一界定頻率及該第二界定頻率之間的頻率區(qū)間為該頻率范圍。舉例說明，當(dāng)變頻器3當(dāng)前的運(yùn)作頻率為30Hz時(shí)，第一界定頻率則為30Hz加上5Hz而為35Hz，第二界定頻率則為30Hz減去5Hz而為25Hz，故該頻率范圍便為25Hz至35Hz之間。另外，于步驟S2中，以將頻率范圍等分為七份而取出八個(gè)頻率點(diǎn)為佳，因此當(dāng)頻率范圍例如為25Hz至35Hz時(shí)，八個(gè)頻率點(diǎn) 即分別為25Hz、{25+(10/7)}Hz、{25+2*(10/7)}Hz、{25+3*(10/7)}Hz、{25+4*(10/7)}Hz、{25+5*(10/7)}Hz、(25+6*10/7)Hz及35Hz。

于一些實(shí)施例中，步驟S3中所述的判斷參數(shù)可為一油井示功圖，其由變頻器3的控制單元30依據(jù)位移感測(cè)器22及負(fù)載感測(cè)器23所傳來的感測(cè)結(jié)果而分析得到，然判斷參數(shù)并不以此為限，于其它實(shí)施例中，判斷參數(shù)亦可為電動(dòng)機(jī)組4的一轉(zhuǎn)矩。另外，于步驟S4中，當(dāng)判斷參數(shù)為油井示功圖時(shí)，則以油井示功圖中所示的面積具有最大值為最佳的判斷參數(shù)。而當(dāng)判斷參數(shù)為電動(dòng)機(jī)組4的轉(zhuǎn)矩時(shí)，則最大的該轉(zhuǎn)矩為最佳的判斷參數(shù)，此時(shí)抽油裝置2改設(shè)置一轉(zhuǎn)矩感測(cè)器來取代圖1所示的位移感測(cè)器22及負(fù)載感測(cè)器23，并且控制單元30亦與該轉(zhuǎn)矩感測(cè)器相通訊。而于步驟S7中，當(dāng)變頻器3執(zhí)行待機(jī)模式時(shí)，變頻器3的運(yùn)作頻率實(shí)際上為零，因此抽油裝置2的沖次頻率實(shí)際上亦對(duì)應(yīng)為零。

綜上所述，本發(fā)明提供一種自動(dòng)調(diào)整沖次頻率的控制方法，其在變頻器運(yùn)作過程中，先獲得不同頻率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的不同判斷參數(shù)，以尋找最佳的判斷參數(shù)，進(jìn)而自動(dòng)且動(dòng)態(tài)調(diào)整變頻器的運(yùn)作頻率，使變頻器皆以最佳的判斷參數(shù)所對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)作，亦即使抽油裝置的沖次頻率以最佳化方式自動(dòng)調(diào)整，如此一來，本發(fā)明的抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可只藉由監(jiān)控人員在遠(yuǎn)端監(jiān)控裝置進(jìn)行監(jiān)控，而無須采油人員隨時(shí)到油井調(diào)整抽油裝置的沖次頻率，是以本發(fā)明的抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可提高產(chǎn)油效率并減少人員工作的負(fù)擔(dān)。更甚者，本發(fā)明的控制方法可在變頻器當(dāng)前的運(yùn)作頻率小于最低下限頻率的連續(xù)次數(shù)達(dá)到設(shè)定次數(shù)時(shí)控制變頻器執(zhí)行待機(jī)模式，使抽油裝置可在油井的油量不佳時(shí)以沖次頻率為零方式進(jìn)行運(yùn)作，藉此減少電能損耗同時(shí)延長抽油裝置的使用壽命。

當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。