我國大多數(shù)陸上油田已經(jīng)處于開采中后期階段,油井產(chǎn)液量波動范圍大,進而導致抽油機頻繁出現(xiàn)“空抽”或“不滿抽”的現(xiàn)象,油井抽油效率低,電能浪費嚴重。為此,本文針對抽油機電機電流信號中噪聲過多造成抽油量誤判導致能源浪費的問題,從電機自身以及傳輸電路出發(fā),利用抽油機開關(guān)磁阻電機（Switched Reluctance Motor,SRM）電流與抽油量的關(guān)系特性,研究了開關(guān)磁阻電機電流去噪算法,使得電機處于最佳轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài),達到節(jié)能抽油的目的。首先,本文分析開關(guān)磁阻電機抽油機結(jié)構(gòu)與工作原理,找出造成開關(guān)磁阻電機電流信號干擾的原因;其次,綜合硬閾值函數(shù)和軟閾值函數(shù)去噪過程結(jié)果不連續(xù)、誤差較大等問題,提出了SRM電流去噪算法新的閾值函數(shù),使得電流去噪算法處理的電流信號更連續(xù)、更接近真實電流信號;接著,對抽油機各部件進行受力分析,得到抽油量與抽油機開關(guān)磁阻電機電流去噪之間的關(guān)系,以此控制電機工作的最佳轉(zhuǎn)速;最后,結(jié)合抽油量與電流關(guān)系將改進的去噪算法移植到STM32開發(fā)板上,并搭建實驗平臺進行了模擬測試。實驗結(jié)果表明,本文研究的抽油機SRM電流去噪算法能夠有效地去除電流信號噪聲,通過抽油量與開關(guān)磁阻電... 

【文章來源】： 李金武 西安石油大學

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

抽油井示意圖

第二章抽油機工作原理及信號干擾分析7第二章抽油機工作原理及信號干擾分析2.1抽油機結(jié)構(gòu)與工作原理2.1.1抽油機組成結(jié)構(gòu)游梁式抽油機目前在油田使用最為廣泛，如圖2-1所示，由游梁式抽油機、抽油泵、抽油桿柱三部分構(gòu)成游梁式采油系統(tǒng)[22]。圖2-1抽油井示意圖如圖2-2所示，游梁式抽油機位于地上部分，包括電動機、曲柄、減速箱及輔助設(shè)備等裝置。抽油機作業(yè)一個周期分為上、下兩個沖程，作用在驢頭懸點上的負載始終在變化。上沖程，驢頭往上運動帶動抽油桿和液柱上升，這時電動機處于電動運行狀態(tài)，提供能量來拉動驢頭上升[24]。下沖程，驢頭被液柱和抽油桿往下拉動，反過來對電動機做功，此時電動機轉(zhuǎn)換為發(fā)電狀態(tài)。在這種工作條件下，如果不配備平衡裝置，抽油機上、下沖程所承受的負載極其不均衡，這將對抽油機的電動機、四連桿機構(gòu)和減速箱的使用壽命和效率造成嚴重的影響，使抽油桿長期處于惡劣的工作條件下，斷裂的幾率將會大大增加。圖2-2游梁式抽油機結(jié)構(gòu)示意圖

油機一般會在曲柄或游梁尾部上加上相當重量的平衡塊。加上平衡塊后，在下沖程時，抽油桿柱拉動驢頭下降，驢頭和桿柱及液柱的重力作用將平衡塊從低位置抬升至高位置，使得平衡塊重力勢能增加[25]。除了憑借桿柱等的重力勢能還需電動機提供部分電能來輔助將平衡塊提升。在上沖程時，平衡塊由高處下落釋放重力勢能，幫助電動機提升驢頭來拉動抽油桿和液柱，從而降低電動機做功來降低電動機的壓力減少電能消耗[26]。油田現(xiàn)在使用的大部分游梁式抽油機都配有平衡裝置，對電動機提供電能的需求減少，且處于發(fā)電狀態(tài)的時間減少。如圖2-3所示，抽油泵主要由泵筒、柱塞、固定閥和游動閥組成，懸掛在油管柱的底部。抽油桿的作用則是連接地上抽油機和地下抽油泵，在泵體內(nèi)部抽油桿在驢頭的拉動下帶動柱塞做上下往復運動，從而完成將原油從油井抽取到地上的工作。抽油泵工作環(huán)境惡劣，常常要深入到地下幾百米去進行抽油，且所抽取的液體中不僅有原油，還包含氣體，水分及臘、砂等物質(zhì)[27]，為盡可能提高抽油質(zhì)量，對抽油泵的設(shè)計和材料有很高的要求。圖2-3抽油泵結(jié)構(gòu)圖2.1.2抽油機工作原理抽油機進行作業(yè)時，電動機開始工作，電動機通過皮帶連接著減速箱，帶動減速箱轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動，減速箱則帶動曲柄做圓周運動，曲柄通過連桿連接著游梁，使游梁開始上下擺動，這樣一來，在游梁另一端的驢頭由于杠桿作用也上下擺動[29]。曲柄順時針方向轉(zhuǎn)動，科學設(shè)計的曲柄每分鐘轉(zhuǎn)動的圈數(shù)與抽油機的沖次數(shù)相同。位于曲柄上的額孔眼用來調(diào)節(jié)沖程，皮帶輪的大小則可以決定沖次數(shù)，使用不同大小皮帶輪來調(diào)節(jié)沖次數(shù)[30]。抽油泵主要由泵筒、柱塞、固定閥和游動閥四部分組成。泵筒即缸套，內(nèi)裝有柱塞，游動閥安裝在柱塞內(nèi)部[31]。柱塞與泵筒形成密閉空間，用于從泵筒內(nèi)排出液體。泵用?

【參考文獻】：
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本文編號：2999111