抽油機(jī)及抽油機(jī)永磁電動機(jī)空載反電動勢測量方法、裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及油田抽油機(jī)及油田抽油機(jī)永磁電動機(jī)領(lǐng)域，具體是一種抽油機(jī)及抽油機(jī)永磁電動機(jī)空載反電動勢測量方法、裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]永磁電動機(jī)具有三大特點，電機(jī)效率高:轉(zhuǎn)子采用釹鐵硼永磁材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)電勵磁，減少了勵磁損耗?？蛰d損耗小Po<4%Pe，異步電機(jī)空載損耗Po >12%Pe，效率可達(dá)94 %，相比異步電機(jī)提高12%以上;起動力矩大:起動轉(zhuǎn)距倍數(shù)為3.8倍，普通電機(jī)為1.6?1.8;運行功率因數(shù)高:額定電壓下運行可獲得較高的功率因數(shù)，功率因數(shù)>0.9，無功節(jié)電效果相當(dāng)顯著，因此永磁電動機(jī)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。油田抽油機(jī)配套永磁電動機(jī)，占比已達(dá)到60%以上。
[0003]然而永磁電機(jī)有一項重要的特性，在負(fù)載率30%以下時，永磁電動機(jī)運行功率因數(shù)對電源電壓的波動非常敏感。業(yè)內(nèi)試驗數(shù)據(jù)都表明:當(dāng)電源電壓等于永磁電動機(jī)空載反電動勢時，永磁電動機(jī)的空載電流最小，運行功率因數(shù)達(dá)到0.97左右;而當(dāng)電源電壓大于或者小于永磁電動機(jī)空載反電動勢時，永磁電動機(jī)的空載電流都會急劇增大。若電源電壓與永磁電動機(jī)空載反電動勢偏差大于5%，空載電流則擴(kuò)大6-8倍，運行功率因數(shù)降到0.4左右。
[0004]油田抽油機(jī)是一種滿載啟動設(shè)備，且是一種周期性負(fù)載，負(fù)載率普遍低于30%，因此通過測量抽油機(jī)用永磁電動機(jī)空載反電動勢，進(jìn)行電力設(shè)施調(diào)整，以使電源電壓等于其空載反電動勢顯得尤為重要。此外，永磁電動機(jī)的空載反電動勢會隨著使用時限的增長而發(fā)生改變。電機(jī)設(shè)計不合理、電機(jī)質(zhì)量差都可引起新購永磁電動機(jī)使用一段時間出現(xiàn)退磁現(xiàn)象。評價抽油機(jī)用永磁電動機(jī)的退磁性能及新購抽油機(jī)用永磁電動機(jī)檢驗，測試永磁電動機(jī)空載反電動勢是評判抽油機(jī)永磁電動機(jī)性能最重要的衡量指標(biāo)。
[0005]而目前，對于永磁電動機(jī)空載反電動勢測量，國標(biāo)和業(yè)內(nèi)有兩種方式:一是用同極永磁電機(jī)或同步電機(jī)軸連接拖動測試永磁電機(jī)，開機(jī)運行后，檢測待測試永磁電機(jī)繞組開路電壓，即為其空載反電動勢；二是測試樣機(jī)空載運行，調(diào)整輸入電壓，檢測電流最小值時的輸入電壓，可以近似視為永磁電動機(jī)空載反電動勢。但這兩種測量方式均需要把抽油機(jī)用永磁電動機(jī)運回測試場所進(jìn)行測試，這需要耗費大量的人力物力，使用極不方便。此為現(xiàn)有技術(shù)的不足之處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種抽油機(jī)及抽油機(jī)永磁電動機(jī)空載反電動勢測量方法、裝置，用于克服現(xiàn)有技術(shù)中對抽油機(jī)永磁電動機(jī)空載反電動勢測量的測量弊端，便于在抽油機(jī)工作現(xiàn)場、在抽油機(jī)整機(jī)上直接進(jìn)行永磁電動機(jī)空載反電動勢的測量，從而提高對永磁電動機(jī)空載反電動勢測量的效率。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種抽油機(jī)永磁電動機(jī)空載反電動勢測量方法，包括: 步驟A，通過外界供電電源為抽油機(jī)整機(jī)上的待測永磁電動機(jī)供電；
步驟B，實時采集所述待測永磁電動機(jī)的轉(zhuǎn)速η、以及該待測永磁電動機(jī)定子繞組側(cè)開路的電壓；
步驟C，實時采集所述外界供電電源的供電電壓與供電電流；
步驟D，依據(jù)上述采集的供電電壓與供電電流，實時計算該待測永磁電動機(jī)的有功功率；
步驟Ε，基于上述計算出的有功功率，判定抽油機(jī)的行程狀態(tài)；
步驟F，在判定抽油機(jī)處于下行程狀態(tài)時，將當(dāng)前計算出的有功功率PK分別與預(yù)先設(shè)定的功率閾值進(jìn)行大小比較，且當(dāng)判定當(dāng)前計算出的有功功率PK與上述預(yù)先設(shè)定的功率閾值相等時，執(zhí)彳丁步驟G;
步驟G、停止為所述的待測永磁電動機(jī)供電，之后執(zhí)行步驟H;
步驟H、將當(dāng)前采集的所述待測永磁電動機(jī)的轉(zhuǎn)速η與該待測永磁電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速N進(jìn)行比較，且當(dāng)所述的η=Ν時，執(zhí)行步驟I;
步驟1、記錄當(dāng)前采集的定子繞組側(cè)開路的電壓，該電壓即為所要測量的所述抽油機(jī)整機(jī)上的待測永磁電動機(jī)的空載反電動勢。
[0008]其中，所述的預(yù)先設(shè)定的功率閾值的計算公式為 Pk=kl Xk2XPe，
其中，Pe為所述待測永磁電動機(jī)的額定功率； kl為所述抽油機(jī)整機(jī)的勢能系數(shù)且0.3 <kl <0.6, k2為所述待測永磁電動機(jī)的空載功率系數(shù)，且:
當(dāng)P<6時，k2=3.5%;
當(dāng)8<P< 10 時，k2=4%;
當(dāng) 12SP時，k2=4.5%;
其中所述的P為所述待測永磁電動機(jī)的極數(shù)。
[0009]其中，在上述步驟E中，所述的基于上述計算出的有功功率，判定抽油機(jī)的行程狀態(tài)的方法為:
記錄實時采集相關(guān)所述外界供電電源的供電電壓與供電電流的時間，建立基于所述計算出的該待測永磁電動機(jī)的有功功率與上述記錄的時間的功率時間曲線；
實時計算所建立的功率時間曲線的曲線斜率k，并將當(dāng)前計算出的曲線斜率k與數(shù)值O進(jìn)行大小比較；
若比較結(jié)果為k>0，則判定抽油機(jī)當(dāng)前處于上行程狀態(tài)，否則判定抽油機(jī)當(dāng)前處于下行程狀態(tài)。
[0010]本發(fā)明還提供了一種使用上述抽油機(jī)永磁電動機(jī)空載反電動勢測量方法的抽油機(jī)永磁電動機(jī)反電動勢測量裝置，包括:
電源接口，用于接通外界供電電源；
電動機(jī)接口，與所述的電源接口電連接，用于實現(xiàn)所述待測永磁電動機(jī)與外界供電電源的電連接；
斷電控制單元，設(shè)置在電源接口與電動機(jī)接口之間，用于切斷所述待測永磁電動機(jī)與外界供電電源； 供電電壓采集單元，用于采集所述外界供電電源的供電電壓；
供電電流采集單元，用于采集所述外界供電電源的供電電流；
轉(zhuǎn)速采集單元，用于采集所述待測永磁電動機(jī)的轉(zhuǎn)速；
存儲單元，用于本裝置所涉及信息的存儲；
電動機(jī)定子繞組側(cè)開路電壓采集單元，用于實時采集所述待測永磁電動機(jī)定子繞組側(cè)開路的電壓；
信號處理與控制單元，與所述的斷電控制單元、供電電壓采集單元、供電電流采集單元、轉(zhuǎn)速采集單元、存儲單元和電動機(jī)定子繞組側(cè)開路電壓采集單元分別電連接，用于依據(jù)上述采集的供電電壓與供電電流，實時計算上述待測永磁電動機(jī)的有功功率;并基于上述計算出的有功功率，判定抽油機(jī)的行程狀態(tài)，并在判定抽油機(jī)處于下行程狀態(tài)時、將當(dāng)前計算出的有功功率PK分別與預(yù)先設(shè)定的功率閾值進(jìn)行大小比較，且當(dāng)判定當(dāng)前計算出的有功功率PK與上述預(yù)先設(shè)定的功率閾值相等時，停止為所述待測永磁電動機(jī)供電，之后分別將當(dāng)前采集的所述待測永磁電動機(jī)的轉(zhuǎn)速η與所述待測永磁電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速N進(jìn)行比較，且在比較結(jié)果為η=Ν時，對當(dāng)前采集的定子繞組側(cè)開路的電壓進(jìn)行存儲，該存儲的電壓即為所要測量的所述抽油機(jī)整機(jī)上的待測永磁電動機(jī)的空載反電動勢。
[0011 ]作為優(yōu)選，該抽油機(jī)永磁電動機(jī)反電動勢測量裝置還包括殼體，所述的電源接口和電動機(jī)接口分別設(shè)置在所述的殼體上，所述的斷電控制單元、存儲單元、供電電壓采集單元、供電電流采集單元和信號處理與控制單元均設(shè)置在所述的殼體內(nèi)，所述的轉(zhuǎn)速采集單元和電動機(jī)定子繞組側(cè)開路電壓采集單元分別設(shè)置在所述的殼體外。
[0012I 此外，該抽油機(jī)永磁電動機(jī)反電動勢測量裝置還包括顯示單元，用于實時顯示上述所采集的所述待測永磁電動機(jī)定子繞組側(cè)開路的電壓、所采集的該待測永磁電動機(jī)的轉(zhuǎn)速η、所采集的該待測永磁電動機(jī)定子繞組側(cè)開路的電壓、所計算出的該待測永磁電動機(jī)的有功功率、以及所建立的功率時間曲線中的至少一種。
[0013]作為優(yōu)選，該抽油機(jī)永磁電動機(jī)反電動勢測量裝置還包括無線傳輸單元，用于實現(xiàn)與遠(yuǎn)程監(jiān)控終端的通信。
[0014]可選地，所述的斷電控制單元為中間繼電器、電子開關(guān)、開關(guān)電路中的任意一種。
[0015]作為對本發(fā)明的進(jìn)一步限定，本發(fā)明所述的抽油機(jī)永磁電動機(jī)反電動勢測量裝置還包括輸入單元，所述的輸入單元與所述的信號處理與控制單元相連，用于實現(xiàn)上述預(yù)先設(shè)定的功率閾值的修改。
[0016]此外，所述的基于上述計算出的有功功率，判定抽油機(jī)的行程狀態(tài)的方法為: 記錄實時采集所述外界供電電源的供電電壓與供電電流的時間，建立基于所述計算出的該待測永磁電動機(jī)的有功功率與上述記錄的時間的功率時間曲線；
實時計算所建立的功率時間曲線的曲線斜率k，并將當(dāng)前計算出的曲線斜率k與數(shù)值O進(jìn)行大小比較；
若比較結(jié)果為k>0，則判定抽油機(jī)當(dāng)前處于上行程狀態(tài)，否則判定抽油機(jī)當(dāng)前處于下行程狀態(tài)。
[0017]本發(fā)明還提供了一種抽油機(jī)，包括配合使用的驢頭、游梁、連桿、曲柄機(jī)構(gòu)、減速箱和永磁電動機(jī)，還包括如上所