液壓式抽油機的運行控制系統(tǒng)以及相應(yīng)的控制方法
【專利摘要】公開了一種液壓式抽油機的運行控制系統(tǒng)，包括：電機，其用于為液壓式抽油機提供驅(qū)動動力，且傳動連接到勢能蓄能器；傳感器，其至少能夠確定液壓式抽油機的抽油桿的上下運動的極限位置和行進方向；以及運動控制器和變頻驅(qū)動器，其設(shè)置在為液壓式抽油機提供電能的供電裝置與電機之間，以能夠變頻的方式驅(qū)動和控制電機的運行，并為二次控制液壓單元提供控制信號，而且所述運動控制器和變頻驅(qū)動器具有與傳感器連接的用于接收傳感器的信號的第一輸入端口并至少能夠根據(jù)由傳感器提供的信號控制電機和二次控制液壓單元的運行。還相應(yīng)地公開了一種控制液壓式抽油機的運行的方法。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法確保電機高效運行且防止污染和沖擊電網(wǎng)。
【專利說明】液壓式抽油機的運行控制系統(tǒng)以及相應(yīng)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液壓式抽油機的運行控制系統(tǒng)以及一種利用該運行控制系統(tǒng)控制液壓式抽油機的運行的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在目前的采油過程中，不論是因為缺乏內(nèi)部壓力還是其他原因，如果不能從生產(chǎn)井自然流出原油，則必須尋求一種“人工方法”，現(xiàn)在最常用的就是游梁式抽油機，通常被稱作“磕頭機”。游梁式抽油機主要由游梁-連桿-曲柄機構(gòu)、減速箱、三相異步電機和輔助裝備等組成。采油時，抽油桿上、下往復(fù)運動。在抽油桿上、下往復(fù)運動的一個周期中，負載是實時變化的，相應(yīng)地電機負載轉(zhuǎn)矩也是實時變化的，因此輸入電機的電功率也是實時變化的。這使得電機的功率特性難以與負載變化相匹配，從而會使電機的綜合效率比較低，功率因數(shù)比較小，電能消耗高。而且，這種游梁式抽油機體積龐大，產(chǎn)量低。
[0003]為此，中國專利CN202181885U公開了一種液壓式抽油機，其具有二次控制液壓單元、由二次控制液壓單元控制進而帶動抽油桿往復(fù)運動的油缸、用于設(shè)定油缸活塞桿(即，抽油桿)的沖程的傳感器、與二次控制液壓單元傳動連接的異步電機、與異步電機傳動連接的勢能蓄能器(優(yōu)選采用飛輪的形式)以及基于上述傳感器的信號控制二次控制液壓單元運動正反向的二次控制液壓單元控制器。利用這種液壓式抽油機，可以根據(jù)油井的特性靈活地控制沖程和速度，從而，能夠充分采油，提高了產(chǎn)量，且由于勢能蓄能器能儲存勢能并隨后釋放，因此降低了電能損耗，提高了生產(chǎn)效率。
[0004]由于這種周期性的能量轉(zhuǎn)換，異步電機還是會承受頻繁且相當大的速度變化和負載轉(zhuǎn)矩變化。但異步電機所允許的工作速度和轉(zhuǎn)矩受其基本設(shè)計和驅(qū)動電頻率限制?，F(xiàn)有設(shè)計的抽油機中的異步電機直接連接到電網(wǎng)而由50Hz的交流電直接驅(qū)動，使得難以匹配所需的速度變化和負載轉(zhuǎn)矩變化。
[0005]因此，現(xiàn)場實驗發(fā)現(xiàn)了以下問題:
[0006]I)電機始終被電激勵和輸出功率，但實際生產(chǎn)過程中僅在一個工作周期的某段時間內(nèi)才需要激勵電機使其輸出功率，特別是在向下的沖程中電機由于始終被激勵，輸出了不必要的功率。
[0007]2)由于電機轉(zhuǎn)速持續(xù)變化，而電頻率恒定，電機長時間處于高功率低負載的低效率狀態(tài)并產(chǎn)生較大無功功率。
[0008]3)工頻異步電機允許的速度變化范圍較小，相應(yīng)的勢能蓄能器所能吸收轉(zhuǎn)化的勢能也較小，不能滿足大負載應(yīng)用的要求。
[0009]4)在向下的沖程的某段時間內(nèi)，電機轉(zhuǎn)速超過電頻率要求轉(zhuǎn)速，異步電機運行在充當發(fā)電機的模式下，這時由于異步電機直接連接到電網(wǎng)而會對電網(wǎng)產(chǎn)生一定的沖擊和污染。
[0010]在這種情況下，迫切需要一種能夠高效運行、靈活控制且不會沖擊電網(wǎng)的液壓式抽油機和一種相應(yīng)的控制方法。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是提供一種液壓式抽油機的運行控制系統(tǒng)以及一種利用該運行控制系統(tǒng)控制液壓式抽油機的運行的方法，以便克服上述至少一個缺點。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種液壓式抽油機的運行控制系統(tǒng)，包括:電機，其用于為液壓式抽油機提供驅(qū)動動力，且傳動連接到勢能蓄能器；傳感器，其至少能夠確定液壓式抽油機的抽油桿的上下運動的極限位置和行進方向；以及運動控制器和變頻驅(qū)動器，其設(shè)置在為液壓式抽油機提供電能的供電裝置與電機之間，以能夠變頻的方式驅(qū)動和控制電機的運行，并為二次控制液壓單元提供控制信號，而且所述運動控制器和變頻驅(qū)動器具有與傳感器連接的用于接收傳感器的信號的第一輸入端口并至少能夠根據(jù)由傳感器提供的信號控制電機和二次控制液壓單元的運行。
[0013]優(yōu)選地，所述運動控制器和變頻驅(qū)動器還具有用于接收能夠反映電機的運行狀態(tài)的反饋信號的第二輸入端口。
[0014]優(yōu)選地，所述電機是異步電機或同步電機。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種利用上述運行控制系統(tǒng)控制液壓式抽油機的運行的方法，其中，所述運動控制器和變頻驅(qū)動器至少根據(jù)由傳感器提供的信號以能夠變頻的方式控制電機和二次控制液壓單元的運行。
[0016]優(yōu)選地，所述運動控制器和變頻驅(qū)動器還具有用于接收能夠反映電機的運行狀態(tài)的反饋信號的第二輸入端口，且所述運動控制器和變頻驅(qū)動器根據(jù)由傳感器提供的信號以及該反饋信號控制電機和二次控制液壓單元的運行。
[0017]優(yōu)選地，在抽油桿向上運動的沖程中，所述運動控制器和變頻驅(qū)動器根據(jù)反饋的電機轉(zhuǎn)速信號基于閉環(huán)電機速度控制策略以電機轉(zhuǎn)速為控制目標控制電機的運行；和/或在抽油桿向下運動的沖程中，所述運動控制器和變頻驅(qū)動器通過控制向電機輸送的電的頻率使電機轉(zhuǎn)矩為O或最小化，或簡單地切斷向電機的電輸送。
[0018]優(yōu)選地，在抽油桿向上運動的沖程以及向下運動的沖程中，所述運動控制器和變頻驅(qū)動器根據(jù)反饋信號基于閉環(huán)功率-頻率控制策略以向電機高效輸送的功率為控制目標控制電機的運行。
[0019]優(yōu)選地，在抽油桿向上運動的沖程中，所述運動控制器和變頻驅(qū)動器使電機工作在額定轉(zhuǎn)差率下；和/或在抽油桿向下運動的沖程中，所述運動控制器和變頻驅(qū)動器使電機工作在O轉(zhuǎn)差率下。
[0020]優(yōu)選地，所述反饋信號為電機編碼器測量結(jié)果或電機速度估算結(jié)果。
[0021]優(yōu)選地，分別為抽油桿向上運動的沖程和向下運動的沖程離線指定從運動控制器和變頻驅(qū)動器期望輸出的功率特性并將該功率特性儲存在所述運動控制器和變頻驅(qū)動器中，當抽油機工作時，所述運動控制器和變頻驅(qū)動器根據(jù)由傳感器提供的信號基于所述儲存的功率特性來控制電機的運行。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可在不需要電機輸出功率時切斷或最小化向電機的電輸送，且可在合適的時刻再以較大的電輸送啟動電機。而且，可根據(jù)電機的工作狀態(tài)以合適的電頻率驅(qū)動電機，以確保電機始終高效地工作。此外，電機與電網(wǎng)電隔離，以防止由于可能的載荷變化對電網(wǎng)造成沖擊?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0023]下面，通過參看附圖更詳細地描述本發(fā)明，可以更好地理解本發(fā)明的原理、特點和優(yōu)點。附圖包括:
[0024]圖1示出了現(xiàn)有的液壓式抽油機的基本構(gòu)成的簡圖。
[0025]圖2示出了現(xiàn)有的液壓式抽油機的異步電機在實際工作期間的有效電流的一個示例性的變化過程。
[0026]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一個示例性實施例的簡圖。
[0027]圖4示出了現(xiàn)有方法與根據(jù)本發(fā)明的方法在一分鐘時長內(nèi)的電機轉(zhuǎn)速比較。
【具體實施方式】
[0028]下面，將參看附圖更詳細地描述本發(fā)明的具體實施例，以便更好地理解本發(fā)明的基本思想。
[0029]圖1示出了現(xiàn)有的液壓式抽油機的基本構(gòu)成的簡圖。如圖1所示，液壓式抽油機包括:二次控制液壓單元1、由該二次控制液壓單元I控制進而帶動抽油桿3上下往復(fù)運動的油缸2、用于設(shè)定抽油桿3的沖程的傳感器4、與二次控制液壓單元I傳動連接的異步電機5、與異步電機5傳動連接的勢能蓄能器6以及基于該傳感器4的信號控制二次控制液壓單元I運動正反向的二次控制液壓單元控制器7。抽油桿3伸入到油缸2中充當活塞桿，且抽油桿3的下端連接到位于油井內(nèi)的負載(抽油泵)8。此外，液壓式抽油機還包括液壓連接到油缸2的第一液壓管路9、液壓連接油缸2與二次控制液壓單元I的第二液壓管路10以及液壓連接到二次控制液壓單元I的第三液壓管路11。
[0030]圖2示出了現(xiàn)有的液壓式抽油機的異步電機5在實際工作期間的有效電流的一個示例性的變化過程。在圖2中，區(qū)間tl-t5對應(yīng)異步電機5的一個完整的運行周期。根據(jù)異步電機5的運行特性，一個完整的運行周期又可分為三個階段tl-t2、t2-t4、t4-t5。在第一階段tl-t2中，抽油桿3向下運動，異步電機5的電流逐漸減小，而異步電機5的轉(zhuǎn)速逐漸增大。當達到時刻t2時,異步電機5處于第一臨界狀態(tài)。此時，當抽油桿3進一步向下運動時，異步電機5會進一步加速旋轉(zhuǎn)而進入第二階段t2-t4。在第二階段t2-t4中,異步電機5處于發(fā)電模式，即，異步電機5此時相當于一個發(fā)電機。第二階段t2-t4根據(jù)電流變化特性又可分為兩個子段t2-t3和t3-t4。異步電機5的電流在子段t2-t3中先逐漸增大，然后在時刻t3達到最大值,接著在子段t3-t4中又會逐漸減小。當達到時刻t4時，異步電機5處于第二臨界狀態(tài)，然后進入到第三階段t4-t5中而脫離發(fā)電模式。在第三階段t4-t5中，異步電機5的電流逐漸上升，輸出的轉(zhuǎn)矩逐漸增大，以便有足夠的動力推動抽油桿3向上移動。
[0031]因此，理論上，僅第三階段t4_t5中的異步電機5的功率輸出才是實際所需的功率輸出。因此，理想情況下，第一階段tl-t2的下降曲線SI應(yīng)階躍下降，即豎直下降，因為抽油機的抽油桿3的較高勢能理想情況下應(yīng)能夠獨自地推動抽油桿3向下運動并有能量節(jié)余，而不需要異步電機5再輸出動力。類似地，理想情況下，第三階段t4-t5中的上升曲線S2應(yīng)從t3時刻開始階躍上升，即豎直上升，因為理想情況下異步電機5的電流應(yīng)立即達到較高的值來提供足夠大的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，以推動抽油桿3向上運動。但實際中受到異步電機5本身的特性和抽油機工作條件等諸多因素的限制，不可能使異步電機5運行在理想狀態(tài)下。當然，理想情況下，還應(yīng)使異步電機5不要工作在發(fā)電模式下，因為，如上所述，在發(fā)電模式下，異步電機5不僅不能輸出實際需要的有效功率，并且會將抽油桿3的勢能轉(zhuǎn)化為異步電機5作為發(fā)電機工作時所產(chǎn)生的熱量，而且產(chǎn)生的電能還會沖擊和污染電網(wǎng)。
[0032]第三階段t4_t5中的上升曲線S2成斜坡變化意味著，當需要最大輸出功率(即滿負載)驅(qū)動抽油桿3向上運動時，異步電機5卻有相當長的時間工作在輕載條件下，這意味著異步電機5具有低的效率。如上所述，理想情況下，異步電機5在抽油桿3的向下的沖程中還應(yīng)不被電激勵和輸出功率，然而，實際中發(fā)現(xiàn)，異步電機5在向下的沖程中仍會被電激勵和輸出功率，這顯然是不利的。而且，異步電機5在第二階段t2-t4中的轉(zhuǎn)速大于電網(wǎng)工頻所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，因此會使得異步電機5工作在發(fā)電模式下，這會將本應(yīng)儲存以便循環(huán)使用的勢能轉(zhuǎn)換為熱能和沖擊電網(wǎng)的電能。
[0033]為此，需要根據(jù)抽油機的工作狀態(tài)對異步電機5進行控制，以便明顯地提高勢能循環(huán)利用效率和系統(tǒng)的用電效率以及避免對電網(wǎng)造成污染和沖擊。
[0034]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一個示例性實施例的簡圖。如圖3所示，本發(fā)明的系統(tǒng)包括運動控制器和變頻驅(qū)動器12，該運動控制器和變頻驅(qū)動器12設(shè)置在異步電機5與電網(wǎng)AC之間，即，運動控制器和變頻驅(qū)動器12 —方面通過端口 P1、P2和P3分別電連接到電網(wǎng)AC的三相U、V、W上，另一方面通過端口 P4、P5、P6分別電連接到異步電機5的三相A、B、C上。而且，如圖3所示，運動控制器和變頻驅(qū)動器12通過端口 P7電連接到傳感器4。傳感器4至少能夠確定抽油桿3的上下運動的極限位置和行進方向，以便至少能夠判斷出抽油桿3是處于向上的沖程、還是處于向下的沖程以及確定上、下沖程之間的變換時刻。根據(jù)一個實施例，傳感器4可以是開關(guān)量傳感器，例如分別設(shè)置在油缸支架(未示出)的上、下部的兩個接近開關(guān):上部接近開關(guān)4A和下部接近開關(guān)4B，如圖1和3所示。根據(jù)另一個實施例，傳感器4也可以是模擬量傳感器，例如位移傳感器，此時不僅可以確定抽油桿3的上下運動的極限位置和行進方向，而且可以確定抽油桿在任何時刻的準確位置。
[0035]由于運動控制器和變頻驅(qū)動器12設(shè)置在異步電機5與電網(wǎng)AC之間，因此，異步電機5是被運動控制器和變頻驅(qū)動器12直接驅(qū)動的，而不是被電網(wǎng)AC直接驅(qū)動的。因此，異步電機5與電網(wǎng)AC電隔離，此時，任何可能的電污染和電沖擊可被運動控制器和變頻驅(qū)動器12吸收，而不會傳導(dǎo)到電網(wǎng)。根據(jù)抽油機的工作狀態(tài)，運動控制器和變頻驅(qū)動器12為異步電機5計算出最佳的電壓和頻率，并根據(jù)該最佳的電壓和頻率驅(qū)動異步電機5。換言之，通過運動控制器和變頻驅(qū)動器12，可提供具有所要求的電壓和頻率的交流電來驅(qū)動異步電機5。具體的控制方法可基于系統(tǒng)的性能要求和系統(tǒng)配置設(shè)計。下面，將給出三種典型的控制方法。
[0036]I)高性能設(shè)計:閉環(huán)電機速度控制
[0037]在該閉環(huán)電機速度控制方法中，需要將運動控制器和變頻驅(qū)動器12的一個端口P8連接到異步電機5，用于實時獲取異步電機5的轉(zhuǎn)速信號，如圖3所示。當然，該信號也可采集自電機所在軸上的任何其他位置，只要能夠獲得電機轉(zhuǎn)速即可。此時，形成閉環(huán)電機速度控制策略。在這種情況下，建議使用高性能的變頻電機，例如變頻異步電機、變頻同步電機、各種伺服電機等。
[0038]對于該閉環(huán)電機速度控制方法，根據(jù)一個示例性實施例，在向上的沖程中，精確地控制電機的速度，以在電效率與采油效率之間實現(xiàn)良好的平衡。
[0039]對于該閉環(huán)電機速度控制方法，根據(jù)另一個示例性實施例，在向下的沖程中，運動控制器和變頻驅(qū)動器12通過控制向異步電機5輸送的電的頻率使電機轉(zhuǎn)矩為O或最小化，或簡單地將運動控制器和變頻驅(qū)動器12的頻率設(shè)為OHz而切斷向異步電機5的電輸送。此時，在向下的沖程中實際上沒有消耗任何電能或消耗非常小的電能，即，沒有使用任何電能或使用非常小的電能來使系統(tǒng)的抽油桿加速或制動該系統(tǒng)。換言之，此時完全或主要依靠抽油桿的重力勢能來完成抽油機的向下沖程。
[0040]這種閉環(huán)電機速度控制方法確保了最佳的能效，且對機械系統(tǒng)擾動具有高的可靠性。
[0041]2)中等性能設(shè)計:閉環(huán)功率-頻率控制
[0042]實際中，在大部分應(yīng)用場合不需要精確的速度控制，真正重要的是電機的效率，該效率由功率與轉(zhuǎn)子頻率之間的配合情況決定。
[0043]在這種情況下，向上沖程的控制目標不再是電機的轉(zhuǎn)速，而是向電機輸送的電功率。由于是閉環(huán)控制，此時運動控制器和變頻驅(qū)動器12仍需要從異步電機5或其他位置獲取相應(yīng)的反饋，例如編碼器測量結(jié)果或轉(zhuǎn)速估算結(jié)果。運動控制器和變頻驅(qū)動器12基于上述反饋計算向異步電機5輸送的最佳電功率，以匹配電機的轉(zhuǎn)動。
[0044]根據(jù)一個優(yōu)選實施例，在向上的沖程中，運動控制器和變頻驅(qū)動器12使異步電機5始終工作在額定轉(zhuǎn)差率下，即最大電能效率下。
[0045]根據(jù)一個優(yōu)選實施例，在向下的沖程中，使電機始終工作在O轉(zhuǎn)差率下，即最小化電功率輸出。
[0046]除了可使用高性能電機以外，也可選擇普通的感應(yīng)電機，而不會明顯地影響系統(tǒng)性能。而且，這種控制方法降低了對運動控制器和變頻驅(qū)動器12的要求，因為此時使用簡單的恒壓頻比控制就能夠?qū)崿F(xiàn)該控制過程。
[0047]3)低性能設(shè)計:開環(huán)功率-頻率控制
[0048]根據(jù)抽油機的具體工作條件、期望的控制目標等因素，為向上的沖程和向下的沖程分別離線指定從運動控制器和變頻驅(qū)動器12輸出的功率特性，以使異步電機5按照預(yù)先指定的功率特性工作。因此，在這種情況下，需要預(yù)留大的功率余量來應(yīng)對意外的干擾。相比前兩種控制方法，該開環(huán)功率-頻率控制方法的性能和可靠性相對較差些，但仍比現(xiàn)有的系統(tǒng)具有很大的優(yōu)勢，而且不需要從異步電機5或其他位置處接收任何反饋，同時降低了對運動控制器和變頻驅(qū)動器12的要求，節(jié)省了系統(tǒng)的硬件成本。
[0049]對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，顯然，上面給出的三種控制方法僅是示例性的，而非限制性的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)具體情況完全可以采用其他任何合適的控制方法，例如，向上的沖程米用閉環(huán)功率_頻率控制，而向下的沖程米用開環(huán)功率_頻率控制。
[0050]當運動控制器和變頻驅(qū)動器12控制和驅(qū)動異步電機5運行時，顯然還應(yīng)使二次控制液壓單元I的操作適配異步電機5的運行，為此，運動控制器和變頻驅(qū)動器12還應(yīng)為二次控制液壓單元I提供相應(yīng)的控制信號。
[0051]為了驗證根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)和控制方法的有效性，經(jīng)過模擬仿真驗證。系統(tǒng)配置基于中等性能設(shè)計。驗證結(jié)果如圖4所示。
[0052]圖4示出了現(xiàn)有方法與根據(jù)本發(fā)明的方法在一分鐘時長內(nèi)的電機轉(zhuǎn)速比較，其中，虛線表示的是現(xiàn)有方法的電機轉(zhuǎn)速，實線表示的是根據(jù)本發(fā)明的方法的電機轉(zhuǎn)速。從圖4中可以看出，在相同的硬件配置(S卩，具有相同的電機、泵、油缸、飛輪)和負載條件下，本發(fā)明的方法可在一分鐘內(nèi)完成6個工作循環(huán)，而現(xiàn)有的方法僅能完成4個工作循環(huán)。這種工作節(jié)奏的加快意味著電機具有更高的效率和更平穩(wěn)的勢能循環(huán)利用。傳統(tǒng)方法的魚翅形曲線(虛線)表明，電機轉(zhuǎn)速以非線性的較慢速率變化，因為需要消耗額外的能量使電機減速，而根據(jù)本發(fā)明的方法的鋸齒形曲線(實線)表明沒有消耗額外的能量來使電機減速。而且，根據(jù)本發(fā)明的方法的速度變化(或動能漲落)大于現(xiàn)有方法的速度變化(或動能漲落)，這種速度變化意味著飛輪的轉(zhuǎn)動勢能的變化情況，變化越大意味著飛輪收集和釋放越多的勢能，從而提聞了抽油機的能效。
[0053]從以上描述可以看出，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可在不需要電機輸出功率時切斷或最小化向電機的電輸送，且可在合適的時刻再啟動電機。而且，可根據(jù)電機的工作狀態(tài)向電機輸送具有合適頻率的交流電，以確保電機始終高效地工作。此外，使電機與電網(wǎng)電隔離，以防止由于可能的載荷變化對電網(wǎng)造成沖擊。
[0054]而且，需要指出的是，通過使用運動控制器和變頻驅(qū)動器，除了可使用三相異步電機以外，還可以使用其他任何合適的電機，例如，諸如磁阻電機的同步電機等。作為一個例子，所述異步電機可以為滑差電機。
[0055]對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，本發(fā)明的其他優(yōu)點和替代性實施方式是顯而易見的。因此，本發(fā)明就其更寬泛的意義而言并不局限于所示和所述的具體細節(jié)、代表性結(jié)構(gòu)和示例性實施例。相反，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的基本精神和范圍的情況下進行各種修改和替代。
【權(quán)利要求】
1.一種液壓式抽油機的運行控制系統(tǒng)，包括: 電機，其用于為液壓式抽油機提供驅(qū)動動力，且傳動連接到勢能蓄能器； 傳感器，其至少能夠確定液壓式抽油機的抽油桿的上下運動的極限位置和行進方向；以及 運動控制器和變頻驅(qū)動器，其設(shè)置在為液壓式抽油機提供電能的供電裝置與電機之間，以能夠變頻的方式驅(qū)動和控制電機的運行，并為二次控制液壓單元提供控制信號，而且所述運動控制器和變頻驅(qū)動器具有與傳感器連接的用于接收傳感器的信號的第一輸入端口并至少能夠根據(jù)由傳感器提供的信號控制電機和二次控制液壓單元的運行。
2.如權(quán)利要求1所述的運行控制系統(tǒng)，其特征在于，所述運動控制器和變頻驅(qū)動器還具有用于接收能夠反映電機的運行狀態(tài)的反饋信號的第二輸入端口。
3.如權(quán)利要求1或2所述的運行控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電機是異步電機或同步電機。
4.一種利用權(quán)利要求1所述的運行控制系統(tǒng)控制液壓式抽油機的運行的方法，其特征在于，所述運動控制器和變頻驅(qū)動器至少根據(jù)由傳感器提供的信號以能夠變頻的方式控制電機和二次控制液壓單元的運行。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述運動控制器和變頻驅(qū)動器還具有用于接收能夠反映電機的運行狀態(tài)的反饋信號的第二輸入端口，且所述運動控制器和變頻驅(qū)動器根據(jù)由傳感器提供的信號以及該反饋信號控制電機和二次控制液壓單元的運行。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于， 在抽油桿向上運動的沖程中，所述運動控制器和變頻驅(qū)動器根據(jù)反饋的電機轉(zhuǎn)速信號基于閉環(huán)電機速度控制策略以電機轉(zhuǎn)速為控制目標控制電機的運行；和/或 在抽油桿向下運動的沖程中，所述運動控制器和變頻驅(qū)動器通過控制向電機輸送的電的頻率使電機轉(zhuǎn)矩為O或最小化，或簡單地切斷向電機的電輸送。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在抽油桿向上運動的沖程以及向下運動的沖程中，所述運動控制器和變頻驅(qū)動器根據(jù)反饋信號基于閉環(huán)功率-頻率控制策略以向電機高效輸送的功率為控制目標控制電機的運行。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于， 在抽油桿向上運動的沖程中，所述運動控制器和變頻驅(qū)動器使電機工作在額定轉(zhuǎn)差率下；和/或 在抽油桿向下運動的沖程中，所述運動控制器和變頻驅(qū)動器使電機工作在O轉(zhuǎn)差率下。
9.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述反饋信號為電機編碼器測量結(jié)果或電機速度估算結(jié)果。
10.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，分別為抽油桿向上運動的沖程和向下運動的沖程離線指定從運動控制器和變頻驅(qū)動器期望輸出的功率特性并將該功率特性儲存在所述運動控制器和變頻驅(qū)動器中，當抽油機工作時，所述運動控制器和變頻驅(qū)動器根據(jù)由傳感器提供的信號基于所述儲存的功率特性來控制電機的運行。
【文檔編號】H02P23/00GK103967449SQ201310039380
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月31日
【發(fā)明者】孫培, 雷正忠, 陳永伯, 劉洋 申請人:博世力士樂（常州）有限公司