抽油机数字化控制技术

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  摘要:随着现代化、信息化的不断发展,各个企业的生产规模也不断扩大,使得我国能源需求量与消耗量呈显著上升趋势。石油作为能源的重要组成部分,随着经济技术的不断发展,也不断发展,并逐渐形成了系统化的产业链。抽油机,作为石油工业中重要机械设备,也开始向数字化不断迈进,并逐渐实现了智能化操控,对于施工难度大、安装复杂工作的处理,具有显著优势。本文从数字化抽油机的系统结构出发,简述数字化抽油机控制技术。
  关键词:抽油机;数字化;数字化控制技术;采油工艺
  引言:
  市场经济不断发展,无论是我国的社会形势,还是国际化的经济格局,都处在动态变化之中。不断有新兴产业兴起。而石油作为基础能源,其需求随着企业规模及数据总量的扩大,不断增加。促使石油产业不断发展,技术更迭速度也逐渐增加。而现代信息技术的发展,使得石油产业也逐渐实现了自动化与数字化。利用先进的技术及设备,也使得石油开采工作的效率逐渐提升,为石油企业工作效率提升创造了坚实基础。
  一、抽油机控制系统构成
  数字化油田控制系统,主要包括变频器、平衡调节装置、传感器及终端控制等基础功能构建。变频器主要发挥电流调平作用,还可以控制抽油机的电机速度,进而控制其冲次。还可以使电机软启动。传感器则主要发挥数据收集功能,能够动态化的采集抽油机的工作数据,如载荷等。启停模块则主要对信息系统接收站下达的各项指令进行分析,从远程控制抽油机的启停。平衡装置同样控制抽油机的启停,但其主要针对的是平衡块力臂[1]。井口远程终端,则主要用于接收信息,并完成信息的传输。站控信息系统,是将信息收集后,进行数据分析的软件,还可计算出石油的最终产量。
  二、数字化抽油机控制技术
  (一)平衡调节
  抽油机是否处于平衡状态,一般无法实时显示,但是抽油机自动化控制系统可以实现对其的动态监测[2]。抽油机的系统调节一般采用手动调节与自动调节两种方式,具体操作方式如下,手动调节是可以将平衡调节旋钮调整到手动位置,需要伸长,则向远离驴头方向旋转,而需要缩短在,则需靠近驴头方向旋转。自动调节,是将按钮调节到自动挡,然后远程监测移动终端,进行平衡控制。平衡控制可以降低峰值电流,有效保护减速器,也可以降低抽油机的能源消耗,是数字化抽油机常用控制技术之一。
  自动抽油机平衡判断,主要利用的是电功率平衡阀,通过大数据收集,可以将抽油机运行过程的状态,用数据直观的展现。数据反馈给移动终端。移动终端的运算电路,可以准确的进行分析,而确定平衡调节的大小,平衡块实时变化、来回运动,也可以保证抽油机一直处于平衡状态。自动平衡调节,不仅可以降低工作人员工作量,还可以保证抽油机的工作效率。
  (二)状态判断
  在抽油机上安装不同类型的状态检测设备,包括载荷、位移传感器等。可以实现对油井工作状况的分析,也可以为故障判断创造基础。利用状态设备所形成的功图,可以综合评估油井工作状况。通过数学模型、算法等,可以准确对比泵的功率图,也可以确定抽油泵的工作状态。
  (三)冲次调节
  数字化控制系统,能够对抽油机进行自动检测,且检测结果能够通过直观的方式展现出来。冲次调节可以根据方式不同,分为手动无级调节以及自动调节冲次。手动调节,需要首先将调整旋钮旋转至手动档,如果需要增加冲次,则向右调节,反之,需要减少冲次,则需要向左调节。自动调节冲次,则需要将旋钮调至自动档,远程进行冲次调节。手动调节在需档位为自动档時,不发挥调节作用。远程终端控制,采用冲次优法算法对抽油机冲次进行调节,再通过变频器,可以调节旋转速度,使得抽油机的冲次变化,处在最佳状态。
  抽油机的冲次处于最佳工况,可以减少能耗,降低抽油机的运行成本。自动化的冲次调节能够提升冲次控制的有效性,且能够使抽油机形成电机闭环,即使出现故障,也可以及时进行判断与调节。
  (四)启停控制
  在抽油机井口远程终端控制中,增加电流传感器,可以对抽油机的运行数据进行收集,进而实现对抽油机的动态监测。一旦出现电机缺相、空转等现象,也可以及时触发启停控制与报警系统,实现风险的及时截停。抽油机的远程启停,是通过终端利用通讯线,将命令传输至启停模块实现的,启停模块可以通过实现抽油机的目标控制,进而实现远程停放抽油机。启停智能控制,不仅可应用于风险预防,也可以被用于抽油机的日常运行之中。
  结束语
  数字化与智能化是未来各个行业发展的主要方向。为了更好地满足企业生产与技术革新需求,能源行业也需要不断推进数字化建设。抽油机的数字化技术应用,能够极大程度地改善生产效率,并且优化生产过程,也可以降低企业生产的成本,使得石油能源能够得到充分利用。本文分析了抽油机数字化控制系统基础结构,并从平衡调节、状态判断等角度,详谈数据化技术应用,望予同行以借鉴。
  参考文献:
  [1]郭强,丁乔,孙晓红.卷扬式长冲程抽油机的性能测试研究[J].北京石油化工学院学报,2018,26(2).
  [2]谢颖,郭金鹏,单雪婷,等.油田抽油机用感应电动机三维瞬态温度场计算分析[J].电机与控制学报,2019(10):59-67.
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