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一種抽油機懸點位移的確定方法及示功儀的制作方法

文檔序號:9763630閱讀:828來源:國知局
一種抽油機懸點位移的確定方法及示功儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及抽油機技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種抽油機懸點位移的確定方法及示功 儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 在數(shù)字化油田整體解決方案中,對油田采油井工作情況的監(jiān)測是其中重要的一個 環(huán)節(jié)。其中,對抽油機的監(jiān)控主要是通過儀表對抽油機驢頭上下往復運動過程中拉桿(抽油 桿)的懸點位移與懸點載荷進行采集,在采集值的基礎(chǔ)上可以繪制一幅以"懸點位移-懸點 載荷"為坐標系的閉合曲線,俗稱示功圖,通過示功圖表征該抽油機的工作情況。
[0003] 業(yè)界目前普遍使用一體化示功儀,來同時完成對懸點位移和懸點載荷的采集,從 而得到抽油機示功圖。此類一體化示功儀通過懸點加速度來計算懸點位移值,其理論基礎(chǔ) 是通過加速度與位移二次積分的關(guān)系,但經(jīng)實踐發(fā)現(xiàn),基于該理論基礎(chǔ)計算出來的位移曲 線效果不理想,表現(xiàn)為位移曲線一致性不佳、與理論曲線誤差較大等。此類一體化示功儀儀 表普遍有精度不高、大沖程下精度大幅下降、容易受到震動干擾等缺陷,具體原因如下:
[0004] 1、加速度芯片本身不適用于在有干擾環(huán)境下進行加速度信號的精確采集。
[0005] 2、在不同的地理位置,重力與氣壓的差別,加速度芯片的零點不一樣,加速度芯片 對加速度的采集值有固定的偏移。
[0006] 3、現(xiàn)場采油機的工作過程中會有細微震動,導致加速度源信號會受到較大的噪聲 干擾,失真的源信號在進行二次積分后其誤差會被進一步放大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 有鑒于此,本發(fā)明實施例的主要目的在于提供一種抽油機懸點位移的確定方法及 示功儀,以實現(xiàn)準確獲取抽油機懸點位移的目的。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明實施例提供了一種抽油機懸點位移的確定方法,包括:
[0009] 根據(jù)抽油機懸點加速度的變化趨勢,確定抽油機完成的每單個沖程所花費的時間 長度;
[0010] 根據(jù)所述時間長度確定所述單個沖程內(nèi)的懸點位移值。
[0011]可選的,所述根據(jù)抽油機懸點加速度的變化趨勢,確定抽油機完成的每單個沖程 所花費的時間長度,包括:
[0012] 采集至少一個沖程內(nèi)的懸點加速度數(shù)據(jù);
[0013] 對采集到的懸點加速度數(shù)據(jù)進行濾波;
[0014] 根據(jù)濾波后的懸點加速度數(shù)據(jù)的極值點,從濾波后的懸點加速度數(shù)據(jù)中提取單個 沖程內(nèi)的加速度數(shù)據(jù);
[0015] 根據(jù)所述單個沖程內(nèi)每相鄰兩個加速度數(shù)據(jù)的采樣間隔,確定所述單個沖程所花 費的時間長度。
[0016] 可選的,所述對采集到的懸點加速度數(shù)據(jù)進行濾波,包括:
[0017] 采用卡爾曼濾波算法對采集到的懸點加速度數(shù)據(jù)進行濾波,以從采集到的數(shù)據(jù)中 提取出實際的懸點加速度數(shù)據(jù)。
[0018] 可選的,所述根據(jù)所述時間長度確定所述單個沖程內(nèi)的懸點位移值,包括:
[0019] 根據(jù)所述時間長度p確定抽油機電機角速度w,其中,w = 2jt/P;
[0020] 根據(jù)所述抽油機電機角速度確定所述單個沖程內(nèi)的懸點位移值。
[0021] 可選的,按照下述公式計算所述單個沖程內(nèi)的第i個采樣點的懸點位移值:
[0023]其中,
[0024] P為所述時間長度;
[0025] t為所述單個沖程內(nèi)的懸點位移的采樣間隔時間;
[0026] i為所述單個沖程內(nèi)的位移采樣點的序列號,i = 0,l,……,P/t;
[0027] R為抽油機曲柄滑塊機構(gòu)中與曲柄連接的連桿的長度。
[0028] L為抽油機曲柄滑塊機構(gòu)中與滑塊連接的連桿的長度。
[0029]可選的,所述方法還包括:
[0030] 根據(jù)所述單個沖程內(nèi)的每個采樣點的懸點位移值,計算所述單個沖程內(nèi)的總位移 值。
[0031] 本發(fā)明實施例還提供了一種示功儀,包括:
[0032] 周期確定單元,用于根據(jù)抽油機懸點加速度的變化趨勢,確定抽油機完成的每單 個沖程所花費的時間長度;
[0033] 位移確定單元,用于根據(jù)所述周期確定單元確定的時間長度確定所述單個沖程內(nèi) 的懸點位移值。
[0034]可選的,所述周期確定單元,包括:
[0035] 數(shù)據(jù)采集模塊,用于采集至少一個沖程內(nèi)的懸點加速度數(shù)據(jù);
[0036] 數(shù)據(jù)濾波模塊,用于對所述數(shù)據(jù)采集模塊采集到的懸點加速度數(shù)據(jù)進行濾波;
[0037] 數(shù)據(jù)提取模塊,用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)濾波模塊濾波后的懸點加速度數(shù)據(jù)的極值點, 從濾波后的懸點加速度數(shù)據(jù)中提取單個沖程內(nèi)的加速度數(shù)據(jù);
[0038] 時間確定模塊,用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)提取模塊提取的所述單個沖程內(nèi)每相鄰兩個加 速度數(shù)據(jù)的采樣間隔,確定所述單個沖程所花費的時間長度。
[0039] 可選的,所述數(shù)據(jù)濾波模塊,具體用于采用卡爾曼濾波算法對采集到的懸點加速 度數(shù)據(jù)進行濾波,以從采集到的數(shù)據(jù)中提取出實際的懸點加速度數(shù)據(jù)。
[0040] 可選的,所述位移確定單元,包括:
[0041] 角速度確定模塊,用于根據(jù)所述時間長度P確定抽油機電機角速度w,其中,w = 2V P;
[0042] 位移確定模塊,用于根據(jù)所述角速度確定模塊確定的抽油機電機角速度確定所述 單個沖程內(nèi)的懸點位移值。
[0043] 可選的,所述位移確定單元按照下述公式計算所述單個沖程內(nèi)的第i個采樣點的 懸點位移值:
[0045] 其中,
[0046] P為所述時間長度;
[0047] t為所述單個沖程內(nèi)的懸點位移的采樣間隔時間;
[0048] i為所述單個沖程內(nèi)的位移采樣點的序列號,i = 0,l,……,P/t;
[0049] R為抽油機曲柄滑塊機構(gòu)中與曲柄連接的連桿的長度。
[0050] L為抽油機曲柄滑塊機構(gòu)中與滑塊連接的連桿的長度。
[0051 ] 可選的,所述示功儀還包括:
[0052] 總位移計算模塊,用于根據(jù)所述位移確定單元計算的單個沖程內(nèi)的每個采樣點的 懸點位移值,計算所述單個沖程內(nèi)的總位移值。
[0053] 本發(fā)明實施例提供的抽油機懸點位移的確定方法及示功儀,僅使用加速度芯片還 原采油機加速度變化的趨勢,整體趨勢不會因具體采集值的偏差有大的變化,通過此趨勢 可以較為準確且穩(wěn)定地找到采油機的單沖程周期P即單個沖程所花費的時間長度,找到采 油機單沖程周期P的作用是為了計算采油機電機角速度w,這是因為采油機本身的曲柄滑塊 機構(gòu)為剛性結(jié)構(gòu),因此采油機機械模型的拉桿長度L和R(R即圓盤半徑)為常數(shù),同時采油機 驅(qū)動電機維持勻速轉(zhuǎn)動,使得采油機位移變化趨勢穩(wěn)定,因此采油機拉桿本身的加速度變 化趨勢具有很好的抗干擾性,繼而確保通過單沖程周期P計算的電機角速度w是準確的,進 而根據(jù)P確定單個沖程內(nèi)的懸點位移值的準確性較高,可以有效規(guī)避現(xiàn)有技術(shù)中加速度芯 片因固有特性及自然原因?qū)е碌臒o法穩(wěn)定地對加速度信號進行精確采集的問題,最終避免 了利用加速度數(shù)據(jù)計算懸點位移的不準確問題。
【附圖說明】
[0054]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖是本發(fā)明 的一些實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù) 這些附圖獲得其他的附圖。
[0055] 圖1為本發(fā)明實施例抽油機懸點位移的確定方法的流程示意圖;
[0056] 圖2為本發(fā)明實施例確定單個沖程時間的流程示意圖;
[0057] 圖3為本發(fā)明實施例原始加速度數(shù)據(jù)的曲線圖;
[0058] 圖4為本發(fā)明實施例經(jīng)數(shù)次卡爾曼濾波算法迭代后得到的加速度曲線示意圖;
[0059] 圖5為本發(fā)明實施例200點的加速度曲線圖;
[0060] 圖6為本發(fā)明實施例一個完整采油
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