基于泵功圖的直線電機(jī)抽油機(jī)工況診斷與控制方法研究.pdf

1、在原油開采中,電能的大量浪費(fèi)是導(dǎo)致采油成本過高的主要原因,特別是在油田開采的后期,蓄油液面下降導(dǎo)致抽油機(jī)在工作中存在著嚴(yán)重的“空抽”或“半抽”現(xiàn)象,無效行程增加,載荷率低,甚至造成抽油設(shè)施的損壞。直線電機(jī)抽油機(jī)為智能化高效采油提供了一種先進(jìn)的工藝操作平臺(tái)。本文針對(duì)直線電機(jī)抽油機(jī)抽油控制,以泵功圖診斷為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了抽油機(jī)工況診斷與控制的方法,并開發(fā)了采用該方法的嵌入式控制軟件系統(tǒng)。本文的主要研究工作包括:
　　分析了嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、直

2、線電機(jī)應(yīng)用技術(shù)和石油開采控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r,介紹了直線電機(jī)抽油機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),比較分析了其相對(duì)于傳統(tǒng)游梁式抽油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。分析了桿式抽油泵的工作原理,以抽油桿微元體為研究對(duì)象,建立了計(jì)算抽油桿任意截面載荷及位移的波動(dòng)方程,實(shí)現(xiàn)了由地上示功圖計(jì)算獲得地下泵功圖,為抽油井、泵的診斷提供了基礎(chǔ)。
　　運(yùn)用模糊邏輯理論,開展了基于泵功圖的抽油井、泵工況診斷研究。在建立了泵功圖的圖形特征到抽油機(jī)工作狀況的對(duì)應(yīng)關(guān)系的基礎(chǔ)上,定義了模糊評(píng)語集,根據(jù)

3、預(yù)定義的隸屬函數(shù)確定每種圖形特征反映的抽油機(jī)運(yùn)行狀況,并由每種圖形特征權(quán)重綜合評(píng)判抽油機(jī)的工作狀態(tài)。該診斷方法數(shù)據(jù)處理量小,可實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)典型工況的診斷。將工況診斷結(jié)果和抽油機(jī)控制策略相結(jié)合,設(shè)計(jì)了停抽、間抽、調(diào)整抽油機(jī)沖次的具體控制策略,從而為抽油機(jī)在線故障診斷與控制提供了基礎(chǔ)。
　　介紹了直線電機(jī)抽油機(jī)嵌入式控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái);通過編譯安裝引導(dǎo)程序、定制內(nèi)核和制作文件系統(tǒng),構(gòu)建了嵌入式Linux軟件平臺(tái),建立了PC交叉開發(fā)環(huán)境。

4、對(duì)嵌入式Linux的典型的GUI系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析,選擇了面向嵌入式應(yīng)用的輕量級(jí)圖形用戶界面MiniGUI,重點(diǎn)分析了MiniGUI的體系結(jié)構(gòu),并構(gòu)建了MiniGUI開發(fā)環(huán)境。
　　分析了抽油機(jī)控制系統(tǒng)的軟件功能需求,詳述了抽油機(jī)控制器的界面顯示模塊、泵功圖診斷與控制模塊、與變頻器通訊模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)存模塊、附加功能模塊的技術(shù)關(guān)鍵及其實(shí)現(xiàn)過程,著重對(duì)界面顯示模塊的程序結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,并對(duì)控制器與變頻器的基于USS協(xié)議的通