[发明专利]电机直驱游梁式抽油机积分自学习采油控制器

说明书

技术领域

本发明涉及到石油开采领域，尤其涉及到一种电机直驱游梁式抽油机积分自学习采油控制器。

背景技术

现阶段，游梁式抽油机采用间抽控制器、星/三角转换控制器、可控硅调压节能控制器、无功补偿节能控制器等油田常用的节能控制器，间抽控制器一般适合运行于能够自由停车和启动的环境，当油井供液不足或者泵充满度不足时，停抽一段时间，再次启动，抽油机的电动机处于间歇工作状态，具有一定节能效果；星/三角转换控制器、可控硅调压节能控制器、无功补偿节能控制器也有一定的节能效果，上述传统技术虽然比较简单，容易实现，但是存在系统运行效率较低、人员维护成本较高等缺点，出现逐渐被新技术替代的趋势。

而且由于在工程领域速度控制是常用的模式，为广大工程技术人员熟悉和采用。抽油机控制通常也采用速度控制，既速度作为被控制量，采用常规PID控制，系统以恒定速度运行。工程师通常追求速度控制精度，由于游梁式抽油在电机一个周期内机负载变化较大，这将导致电机在一个旋转周期内，多数时间是电动状态，少数时间段电流很小，甚至是发电运行状态，这样电机的功率因素较低，导致供电线路损耗增大，系统运行效率降低。同时由于系统效率低，电机一部分能量变为有害无益的热能，这将导致选择较大容量的电机，造成大马拉小车现象，进一步降低系统的运行效率，增加系统硬件成本。这个情况在采用异步电机驱动或者采用同步电机驱动配普通变频器开环控制时更加明显，而且由于异步电机驱动、开环控制制约，难以进一步提高系统性能。

发明内容

本发明目的就是为了克服上述问题，提供一种电机直驱游梁式抽油机积分自学习采油控制器。

本发明的电机直驱游梁式抽油机积分自学习采油控制器，是由积分学习控制器、内环速度控制器、转矩控制器、转矩区域限制模块、电机驱动器、电机和电机速度检测器构成，积分学习控制器、内环速度控制器、转矩控制器、转矩区域限制模块、电机驱动器和电机依次电路联接，电机速度检测器分别与积分学习控制器、内环速度控制器和电机电路联接，积分学习控制器与转矩区域限制模块电路联接。

作为本发明的进一步改进，积分学习控制器为PID控制器。

作为本发明的进一步改进，内环速度控制器为P控制器。

本发明的电机直驱游梁式抽油机积分自学习采油控制方法，具体工作步骤如下：

(1)在令平均功率和平均转速一定的条件下，设定电机给定转速和电机给定转矩，送至积分学习控制器；

(2)积分学习控制器根据预设条件利用电机给定转速和电机给定转矩计算得到转矩限定区域，送至转矩区域限制模块；

(3)积分学习控制器分别输出内环速度指令和电机给定转矩至内环速度控制器和转矩控制器，内环速度指令包括电机给定转速；

(4)电机运行时，电机速度检测器读取电机瞬时速度，将该电机瞬时速度与内环速度指令中电机给定转速对比得到偏差值Ⅰ并送至内环速度控制器，然后得到内环速度控制器整定后的内环输出速度；

(5)同时，电机驱动器读取电机瞬时转矩，将该电机瞬时转矩与电机给定转矩对比得到偏差值Ⅱ并送至转矩控制器，然后得到转矩控制器整定后的内环输出转矩；

(6)步骤（4）得到的内环输出速度与步骤（5）得到的内环输出转矩通过转矩区域限制模块中的转矩限定区域限制后送至电机驱动器驱动电机；

(7)当电机运行一周及一周以上时，电机速度检测器检测并计算电机每一周期平均速度，并将该平均速度与电机给定转速对比得到偏差值Ⅲ送至积分学习控制器得到新的电机给定转速，同时利用公式计算出平均转矩送至积分学习控制器得到新的电机给定转矩；

(8)积分学习控制器根据预设条件和每一周期的平均功率来调整转矩限定区域；

(9)重复步骤（3）至停机。

作为本发明的进一步改进，电机始终工作于电动状态。

作为本发明的进一步改进，电机的瞬时功率限制在最大瞬时功率的35%~100%。

作为本发明的进一步改进，电机驱动器通过读取其内部电流得到电机瞬时转矩。

本发明的电机直驱游梁式抽油机积分自学习采油控制器，系统结构简单、通过编制于驱动器中的控制器软件极大地提高系统的性能，实现电机运行效率、功率因素、采收率这几个变量自学习优化控制；没有增加多余硬件，易于实现；能够在不同油井工况时自适应负载变化，减少调配重和维护时间，实现具有对负载变化具有较强鲁棒性的优化采油。

附图说明

附图1为本发明的电机直驱游梁式抽油机积分自学习采油控制器的结构框图；