專利名稱：一種游梁式抽油機示功圖在線測量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及示功圖測量技術。
技術背景示功圖是采油工程經(jīng)常要用到的反映抽油設備運行狀態(tài)的一個圖表?，F(xiàn)有 專門測量示功圖的儀器， 一般是通過載荷位移傳感器直接測量抽油機懸點的力 和位移來描繪示功圖。其缺點在于安裝不方便，無法實現(xiàn)長期在線實時測量。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種游梁式抽油機示功圖在線測量裝置。 本實用新型提供一種游梁式抽油機示功圖在線測量裝置，其特征在于由 變頻器、角度傳感單元和計算單元組成，變頻器將抽油機電機的轉矩M和轉速 o)送給計算單元，角度傳感單元將游梁的角度a (游梁處于下死點時為0)送給 計算單元。計算單位根據(jù)公式F-M軸頭co ti / V =[kM+Mmaxsin(cot)〗《 ti /(L do/dt)和 S-La計算出懸點力F和位移量S，式中F為懸點力，M軸頭為齒輪箱軸頭輸出 轉矩，k為電機軸頭輸出轉矩折算到齒輪箱驅動軸的倍數(shù)；Mmax=GR， G為平衡 重的重量，R為平衡重的旋轉半徑；當平衡重垂直向上時t為0， ri為抽油機齒 輪箱軸頭到懸點的機械效率，V為懸點的速度，L為游梁前臂，S為懸點相對于 下死點的位移量。計算單元將懸點力F和位移量S送給外部設備，外部設備根 據(jù)懸點力F和位移量S的對應關系繪制出抽油機懸點的示功圖。本實用新型提供的游梁式抽油機示功圖在線測量裝置，計算單元可以是任何有編程計算能力的裝置(如變頻器、PLC、計算機等)或芯片(如CPU、 ASIC、單片機、DSP等)。計算單元可以單獨設計控制板實現(xiàn)，也可以集成在變頻器的中央處理器中。本實用新型提供的游梁式抽油機示功圖在線測量裝置，其角度傳感單元可 以由角度傳感器l、擺動桿2和連接器件3構成，擺動桿2的一端與角度傳感器 1的輸入軸11相連，另一端裝有連接器件3與游梁4相連。連接器件3可以是 夾箍或法蘭盤和標準連接件、磁性吸盤、永久磁鐵、粘接劑或者焊料。本實用新型提供的游梁式抽油機示功圖在線測量裝置，其優(yōu)點在于安裝 簡單，便于實現(xiàn)在線測量和記錄，可以利用示功圖對抽油機的沖次和上下沖程 速度進行控制，以提高柱塞泵的充滿度。
圖1為游梁式抽油機示功圖在線測量裝置的結構示意圖； 圖2為游梁式抽油機的角度傳感單元的結構示意圖。
具體實施方式
實施例1游梁式抽油機示功圖在線測量裝置的結構如圖1和2所示，由變頻器、角 度傳感單元和計算單元組成，角度傳感單元由角度傳感器l、擺動桿2和連接器 件3構成，擺動桿2的一端與角度傳感器1的輸入軸11相連，另一端裝有連接 器件3與游梁4相連，連接器件3是法蘭盤和標準連接件；計算單元采用DSP 芯片，如MICRO CHIP的DSPIC30F4011,來搭建一個數(shù)字電路，角度傳感單元 的脈沖信號送到30F4011的編碼器接口， DSP的串行通訊口用于示功圖數(shù)據(jù)的 外傳。變頻器的轉矩、速度信號通過DSP的模擬量輸入接入或通過變頻器的串行通訊口通過DSP的串行通訊口交換。變頻器將抽油機電機的轉矩M和轉速co送給計算單元，角度傳感單元將游 梁的角度a (游梁處于下死點時為0)送給計算單元。計算單位根據(jù)公式 <formula>formula see original document page 5</formula>和 S=La計算出懸點力F和 位移量S。式中F為懸點力，Mmax=GR， G為平衡重的重量，R為于衡重的旋 轉半徑，M^為齒輪箱軸頭輸出轉矩，k為電機軸頭輸出轉矩折算到齒輪箱驅動 軸的倍數(shù)；當平衡重垂直向上時t為0， ti為抽油機齒輪箱軸頭到懸點的機械效 率，V為懸點的速度，L為游梁前臂，S為懸點相對于下死點的位移量，計算單 元將懸點力F和位移量S送給外部設備，外部設備根據(jù)懸點力F和位移量S的 對應關系繪制出抽油機懸點的示功圖。實施例2游梁式抽油機示功圖在線測量裝置的結構如圖l所示和參見圖2，由變頻器、 角度傳感單元和計算單元組成，角度傳感單元由角度傳感器l、擺動桿2和連接 器件3構成，擺動桿2的一端與角度傳感器1的輸入軸11相連，另一端裝有連 接器件3與游梁4相連，連接器件3是粘接劑；計算單元采用PLC，如西門子 的CPUS7-224XP，通過模擬量輸入讀變頻器的轉矩、速度信號，角度傳感單元 的脈沖信號接到CPU的計數(shù)器端口 ， CPU的串行通訊口同上位機通訊，將示功 圖傳到上位機。計算單元根據(jù)例1公式算出懸點力F和位移量S。計算單元將 懸點力F和位移量S傳遞到上位機中，上位機根據(jù)懸點力F和位移量S的對應 關系繪制出抽油機懸點的示功圖。實施例3游梁式抽油機示功圖在線測量裝置的結構如圖l所示和參見圖2，由變頻器、角度傳感單元和計算單元組成，角度傳感單元由角度傳感器1——旋轉編碼器、擺動桿2和連接器件3構成，擺動桿2的一端與角度傳感器1的輸入軸11相連， 另一端裝有連接器件3與游梁4相連，連接器件3是夾箍和標準連接件；計算 單元利用變頻器內(nèi)DSP芯片，在變頻器DSP程序基礎上增加一個軟件模塊。利用變頻器內(nèi)加有軟件模塊的DSP芯片、旋轉編碼器的接口和變頻器的接 口 (模擬量輸出、串行通訊口)，由變頻器將抽油機電機的轉矩M和轉速Q(mào))輸 給計算單元，根據(jù)例1公式算出懸點力F和位移量S。計算單元懸點力F和位移 量S輸出給外部設備，外部設備根據(jù)懸點力F和位移量S的對應關系繪制出抽油 機懸點的示功圖。
權利要求1、一種游梁式抽油機示功圖在線測量裝置，其特征在于由變頻器、角度傳感單元和計算單元組成，變頻器將抽油機電機的轉矩和轉速送給計算單元，角度傳感單元將游梁的角度送給計算單元，計算單元送出懸點力和懸點位移給外部設備。
2、 按照權利要求1所述的游梁式抽油機示功圖在線測量裝置，其特征在 于所述計算單元集成在變頻器的中央處理器中。
3、 按照權利要求1所述的游梁式抽油機示功圖在線測量裝置，其特征在 于所述角度傳感單元由角度傳感器(1)、擺動桿(2)和連接器件(3)構成， 擺動桿(2)的一端與角度傳感器(1)的輸入軸(11)相連，另一端裝有連接器件(3)與游梁(4)相連。
4、 按照權利要求3所述的游梁式抽油機示功圖在線測量裝置，其特征在 于所述連接器件(3)是夾箍或法蘭盤和標準連接件、磁性吸盤或者永久磁鐵。
專利摘要本實用新型提供一種游梁式抽油機示功圖在線測量裝置，其特征在于由變頻器、角度傳感單元和計算單元組成，變頻器將抽油機電機的轉矩M和轉速ω送給計算單元，角度傳感單元將游梁的角度α(游梁處于下死點時為0)送給計算單元。計算單位根據(jù)公式F＝M<sub>軸頭</sub>ωη/V＝[kM+M<sub>max</sub>sin(ωt)]ωη/(L dα/dt)和S＝Lα，計算出懸點力F和位移量S。計算單元將懸點力F和位移量S送給外部設備，外部設備根據(jù)懸點力F和位移量S的對應關系繪制出抽油機懸點的示功圖。本游梁式抽油機示功圖在線測量裝置，其優(yōu)點在于安裝簡單，便于實現(xiàn)在線測量和記錄，可以利用示功圖對抽油機的沖次和上下沖程速度進行控制，以提高柱塞泵的充滿度。
文檔編號G01L3/24GK201096566SQ20072001532
公開日2008年8月6日 申請日期2007年10月17日 優(yōu)先權日2007年10月17日
發(fā)明者劉國勇, 孫金根 申請人:劉國勇