[发明专利]一种油田游梁式抽油机电机恒功率控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种油田游梁式抽油机电机恒功率控制系统，包括电动机（1）、游梁式抽油机（2）、变频器（6）和控制器（7），其特征在于：电动机（1）上装载有转速传感器（3）和电参传感器（4），游梁式抽油机（2）的曲柄上装有曲柄位置传感器（5），所述的电动机（1）与抽油机（2）连接，转速传感器（3）、电参传感器（4）和曲柄位置传感器（5）分别与控制器（7）连接，控制器（7）与变频器（6）连接，变频器（6）与电动机（1）连接；

所述的电参传感器（4）包括测量电动机（1）的电压、电流和功率因数的电压传感器、电流传感器、功率因数传感器；

所述的油田游梁式抽油机电机恒功率控制系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤一：启动电动机（1），求出游梁式抽油机（2）冲次n时电动机（1）输入功率P₁在不同曲柄位置ϴ的分布；

步骤二：根据电动机（1）特性曲线P₁=f（P₂），控制器（7）根据电动机（1）输入功率P₁，计算电动机（1）输出功率P₂在不同曲柄位置ϴ的分布；

步骤三：由步骤二中的电动机（1）输出功率P₂和步骤一中的游梁式抽油机（2）冲次n推导出电动机（1）输出扭矩T₁在不同曲柄位置ϴ的分布；

步骤四：根据步骤三中的电动机（1）输出扭矩T₁分布，计算电动机（1）所需的平均输出扭矩T₂；

步骤五：由步骤四中的电动机（1）的平均输出扭矩T₂和游梁式抽油机（2）冲次n得到电动机（1）所需的平均输出功率P₃；

步骤六：根据步骤三中不同曲柄位置ϴ的电动机（1）输出扭矩T₁分布和电动机（1）所需的平均输出功率P₃，计算对应电动机（1）角速度ω₂分布；

步骤七：根据不同曲柄位置ϴ，控制器（7）将电动机（1）角速度ω₂的分布，折算为变频器输出电流频率f的分布，而后将电流频率f分布输给电动机（1）执行；

2.如权利要求1所述的油田游梁式抽油机电机恒功率控制系统，其特征在于：所述的步骤一中，求电动机（1）输入功率P₁在不同曲柄位置ϴ的分布是由控制器根据电参传感器监测的电动机（1）输入电压U₁、电流I、功率因数cosФ计算得到。

3.如权利要求1所述的油田游梁式抽油机电机恒功率控制系统，其特征在于：所述的步骤三中，求电动机（1）输出扭矩T₁在不同曲柄位置ϴ的分布是由控制器（7）根据转速传感器（3）接收电动机（1）角速度ω₁和步骤二中的电动机（1）输出功率P₂计算得到。

4.如权利要求3所述的油田游梁式抽油机电机恒功率控制系统，其特征在于：所述的输出扭矩T₁的计算过程为，T₁=P₂/ω₁，其中P₂是电动机（1）输出功率，ω₁是电动机（1）角速度。

5.如权利要求1所述的油田游梁式抽油机电机恒功率控制系统，其特征在于：所述的步骤五中的平均输出功率P₃是控制器根据抽油机设定冲次n，首先计算平均电机角速度ω，进而计算电机所需的平均输出功率P₃。

6.如权利要求5所述的油田游梁式抽油机电机恒功率控制系统，其特征在于：所述的平均电机角速度ω通过ω=2×π×n计算得到，所述的平均输出功率通过P₃=T₂×ω计算得到，其中n是抽油机设定冲次，T₂是电动机（1）所需的平均输出扭矩。

7.如权利要求1所述的油田游梁式抽油机电机恒功率控制系统，其特征在于：所述的步骤六中，角速度ω₂分布通过以下公式得到：ω₂=P₃/T₁，其中P₃是电动机（1）所需的平均输出功率，T₁是电动机（1）输出扭矩。

8.如权利要求1所述的油田游梁式抽油机电机恒功率控制系统，其特征在于：在电动机（1）运行过程中，电动机（1）不断重复上述步骤一至七，确保游梁式抽油机负载变化后重新回到恒功率控制运行。