LM在常规游梁式曲柄平衡抽油机中的应用

  　  抽油机（俗称叩头机）是石油开采中的必备设备。一般每个原油生产井都最少使用一个抽油机将蕴藏在地下（或海水中）的石油通过抽油管抽出。据不完全统计，我国陆海共有石油生产油井八万多个，也就是说石油行业共有八万多台抽油机在运行。

  　  抽油机的种类繁多，技术发明有数百种。从采油方式上可分为两类，即有杆类采油设备和无杆类采油设备。有杆类采油设备又可分为抽油杆往复运动类（国内外大量使用的游梁式抽油机和无游梁式抽油机）和旋转运动类（如电动潜油螺杆泵）；无杆类采油设备也可分为电动潜油离心泵，液压驱动类（如水力活塞泵）和气举采油设备。目前，应用最为广泛的是游梁式竖井抽油机采油系统，该系统由三部分组成，即地面部分——游梁式抽油机，它由电动机、减速箱和四连杆机构（包括曲柄、连杆和游梁）等组成 ；井下部分——抽油泵（包括吸入阀、泵筒、柱塞和排出阀等），它悬挂在套管中油管的下端，可分为杆式泵和管式泵；联接地面抽油机和井下抽油泵的中间部分——抽油杆柱，它由一种或几种直径的抽油杆和接箍组成。

    　工艺原理

    　梁式曲柄平衡抽油机一般多见的有两种，即梁式曲柄平衡抽油机和异型梁式曲柄平衡抽油机，但其组成部分大致相同，一般其组件可分为抽油杆、拖动电机、平衡重铁块、油梁、旋转轴、凸轮传动机构、传送皮带、安装支架八大部分。梁式曲柄平衡抽油机的每个抽油周期可分为上提抽油杆、下放抽油杆、从上提抽油杆转换为下放抽油杆、从下放抽油杆转换为上提抽油杆四个大的阶段，每一个阶段对应不同的抽油过程。

          

   　 抽油机的工作过程可分为上冲程和下冲程两个阶段。在上冲程，抽油泵的固定凡尔（油田井下开关工具）打开、排出凡尔关闭，排出凡尔上部的液体随着抽油杆带动活塞向上的运动把产液托出地面，此过程完成后，由于泵体内压力降低，地层产液便通过打开的固定凡尔进入泵体，而在下冲程，抽油泵的固定凡尔关闭、排出凡尔打开，泵体内的液体由打开的排出凡尔进入泵体上部，再随着活塞的上升，将液体抽出，活塞这样往复运动，实现抽油机的抽油工作。

               

    　控制功能

  　  抽油泵充满度的有效界定  采用两个传感器配合工作，通过两个传感器测出的值进行相关运算，从而进行抽油泵充满度的界定。两个传感器分别是载荷传感器和角位移传感器，载荷传感器安装在悬绳器上，测量一个冲次过程中各点压力值，角位移传感器安装在抽油机下始点时曲柄对应的位置上，测量各压力量的位置值。通过在一次抽油过程中各个位置采集到的压力值，以冲程为横坐标，各点压力为纵坐标绘制功图，从而判断抽油泵充满度。

          

   　 1.抽油机平衡度的测定  与抽油泵充满度的界定方法一样，采用电流传感器和角位移传感器配合工作，测定一个冲程中各个位置不同的电流值，来综合计算抽油机的平衡度。

    　2.抽油机平衡调整  根据计算得到的抽油泵充满度和抽油机平衡度数值，判定是否要进行抽油机平衡调整以及冲次调整，根据不同的平衡度数值，改变驱动抽油主电机的变频器的运行频率，从而达到调整抽油机平衡和冲次的目的。

    　典型配置

    　针对抽油机需要监测的各种数据，采用电流、载荷、角位移以及温度传感器来进行各种信号的测量，HOLLiAS LM PLC作为抽油机核心控制器，进行各类信号的采集和数据运算。CPU作为数据运算和存储的核心模块，16位分辨率的模拟量采集模块采集电流和载荷传感器输出的标准电压、电流信号，热电阻信号采集模块采集Pt100的输出值，最后采用自由口编程的方式，通过CPU上的串行通讯口将数据发送至无线数据传输终端，从而将数据通过无线网络传输至上位监控计算机。

         

  　  LM PLC的CPU模块支持自由协议编程，能够方便地与众多的无线数据传输终端进行连接，可以在有线网络铺设困难的情况下，将所需数据通过无线网络方便地传输至最终数据终端。无线传输方式可以采用短信息（SMS）方式或GPRS方式。此外，模拟量信号采集模块LM3310B，采用16位分辨率的处理芯片，使模拟量信号采集的精度非常高，完全能够满足在绘制抽油机功图中对载荷和电流数据高精度的要求。

    　HOLLiAS LM PLC在抽油机控制中的使用，使得抽油机的控制方便灵活，根据对抽油机冲次及冲程的调整，很好地起到了节能的作用，同时抽油机的效率得到很好改善，产油量得以大幅提高。