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1、10申请公布号CN103256024A43申请公布日20130821CN103256024ACN103256024A21申请号201310153366822申请日20130428E21B43/0020060171申请人哈尔滨索菲电气技术有限公司地址150090黑龙江省哈尔滨市高开区南岗集中区高科技创业中心26号楼619室72发明人张敏74专利代理机构哈尔滨市伟晨专利代理事务所普通合伙23209代理人张伟54发明名称游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法及装置57摘要游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法及装置。位置因数和扭矩因数是游梁式抽油机重要的参数指标，是新抽油机选型和老抽油机。
2、运行方案调整的重要计算参数。一种游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法，单片机根据电机角位移传感器信号和死点传感器信号分别对电机、曲柄、游梁和光杆的运行状态进行精确定位，并按照游梁式抽油机连接和传动关系进行比较、修正和分析计算，并结合直线运动检测仪所检测到的悬点直线运动数据最终确定游梁式抽油机额位置因数和扭矩因数。本发明用于游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算。51INTCL权利要求书2页说明书5页附图5页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图5页10申请公布号CN103256024ACN103256024A1/2页21一种游梁式抽油机位置因数和。
3、扭矩因数的工程测算方法，其特征在于单片机根据电机角位移传感器信号和死点传感器信号分别对电机、曲柄、游梁和光杆的运行状态进行精确定位，并按照游梁式抽油机连接和传动关系进行比较、修正和分析计算，并结合直线运动检测仪所检测到的悬点直线运动数据最终确定游梁式抽油机额位置因数和扭矩因数。2根据权利要求1所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法，其特征在于电机角位移传感器安装在游梁式抽油机驱动电机的第二轴伸端即风扇端，并与单片机系统控制主板信号端子A相连，用以检测电机运行状态；死点传感器安装在游梁式抽油机的曲柄、游梁、支架轴上，其信号线与单片机系统控制主板信号端子B相连，采集和定位抽油机各部位运。
4、行状态信息。3一种游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，其组成包括具有主板信号端子A和主板信号端子B的单片机系统、电动机，其特征在于所述电动机通过皮带轮组连接减速机，所述电动机连接电机角位移传感器，所述减速机连接旋转式死点传感器。4根据权利要求3所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，其特征在于所述减速机连接曲柄，所述曲柄连接平衡块、支架和连杆，所述连杆与所述支架均连接游梁，所述游梁连接应变式死点传感器或角度式死点传感器。5根据权利要求4所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，其特征在于所述游梁连接驴头，所述驴头通过吊绳连接悬绳器；。
5、所述游梁与所述支架之间装有支架轴，所述游梁与所述连杆之间装有连杆轴，所述支架、所述连杆与所述曲柄之间通过曲柄连接，所述支架、所述连杆、所述曲柄之间相对转动。6根据权利要求4所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，其特征在于所述减速机与所述支架均连接底座，所述减速机具有减速机输出轴，所述电机具有电机输出轴；所述皮带轮组包括电机皮带轮，所述电机皮带轮通过皮带连接减速机皮带轮，所述减速机皮带轮装在所述减速机输出轴上，所述电机皮带轮装在所述电机输出轴上。7根据权利要求3或4所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，其特征在于所述电机角位移传感器具有信号处理电路。
6、，所述信号处理电路连接死点信号采集电路、角位移信号采集电路、时钟信号电路、角位移信号输出电路、死点信号输出电路、上位机数据通讯电路。8根据权利要求7所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，其特征在于所述角位移信号输出电路包括功率放大三极管Q2，所述功率放大三极管Q2连接限流电阻R17、分压电阻R18和滤波电容C10，所述限流电阻R17连接所述分压电阻R18，所述分压电阻R17连接所述信号处理电路。9根据权利要求7所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，其特征在于所述角位移信号输出电路包括功率放大三极管Q1，所述功率放大三极管Q1连接限流电阻R14、分。
7、压电阻R15和滤波电容9，所述限流电阻R14连接所述分压电阻R15，所述分压电阻R14连接所述信号处理电路。10根据权利要求7所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，其特征在于所述时钟信号电路包括石英体振荡器Y1，所述石英体振荡器Y1连接滤波权利要求书CN103256024A2/2页3电容C7和滤波电容C8，所述石英体振荡器Y1连接所述信号处理电路。权利要求书CN103256024A1/5页4游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法及装置技术领域0001本发明涉及一种游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法及装置。背景技术0002位置因数和扭矩因数是游梁式抽油机重。
8、要的参数指标，是新抽油机选型和老抽油机运行方案调整的重要计算参数。在实际生产中，游梁式抽油机的位置因数和扭矩因数是通过设计给定和实际计算两种方式获得的。设计给定的位置因数和扭矩因数往往因为比较理想化而不具备太高的实际指导意义；实际计算位置因数和扭矩因数又因为需要现场测量游梁式抽油机的部分结构尺寸而变得不容实现。发明内容0003本发明的目的是提供一种利用安装在游梁式抽油机不同位置上的多点传感器对抽油机各个部分的运动状态进行数据采集整理，结合利用直线运动检测仪所检测到的悬点直线运动数据，由上位机系统内置的专用程序和计算方法进行系统综合定位，由电机的旋转运动和悬点的直线运动状态直接推导出游梁式抽油机。
9、位置因数和扭矩因数的工程测算方法及装置。0004所述目的是通过如下方案实现的一种游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法，单片机根据电机角位移传感器信号和死点传感器信号分别对电机、曲柄、游梁和光杆的运行状态进行精确定位，并按照游梁式抽油机连接和传动关系进行比较、修正和分析计算，并结合直线运动检测仪所检测到的悬点直线运动数据及系统传动比进行定位。0005所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法，电机角位移传感器安装在游梁式抽油机驱动电机的第二轴伸端即风扇端，并与单片机系统控制主板信号端子A相连，用以检测电机运行状态；死点传感器安装在游梁式抽油机的曲柄、游梁、支架轴上，其信号线与单片。
10、机系统控制主板信号端子B相连，采集和定位抽油机各部位运行状态信息。0006一种游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，其组成包括具有主板信号端子A和主板信号端子B的单片机系统、电动机，所述电动机通过皮带轮组连接减速机，所述电动机连接电机角位移传感器，所述减速机连接旋转式死点传感器。0007所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，所述减速机连接曲柄，所述曲柄连接平衡块、支架和连杆，所述连杆与所述支架均连接游梁，所述游梁连接应变式死点传感器或角度式死点传感器。0008所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，所述游梁连接驴头，所述驴头通过吊。
11、绳连接悬绳器；所述游梁与所述支架之间装有支架轴，所述游梁与所述连杆之间装有连杆轴，所述支架、所述连杆与所述曲柄之间通过曲柄连接，所述支架、所述连杆、所述曲柄之间相对转动。0009所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，所述减速说明书CN103256024A2/5页5机与所述支架均连接底座，所述减速机具有减速机输出轴，所述电机具有电机输出轴；所述皮带轮组包括电机皮带轮，所述电机皮带轮通过皮带连接减速机皮带轮，所述减速机皮带轮装在所述减速机输出轴上，所述电机皮带轮装在所述电机输出轴上。0010所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，所述电机角位移传感器具。
12、有信号处理电路，所述信号处理电路连接死点信号采集电路、角位移信号采集电路、时钟信号电路、角位移信号输出电路、死点信号输出电路、上位机数据通讯电路。0011所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，所述角位移信号输出电路包括功率放大三极管Q2，所述功率放大三极管Q2连接限流电阻R17、分压电阻R18和滤波电容C10，所述限流电阻R17连接所述分压电阻R18，所述分压电阻R17连接所述信号处理电路。0012所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，所述角位移信号输出电路包括功率放大三极管Q1，所述功率放大三极管Q1连接限流电阻R14、分压电阻R15和滤波电容。
13、9，所述限流电阻R14连接所述分压电阻R15，所述分压电阻R14连接所述信号处理电路。0013所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，所述时钟信号电路包括石英体振荡器Y1，所述石英体振荡器Y1连接滤波电容C7和滤波电容C8，所述石英体振荡器Y1连接所述信号处理电路。0014本发明的有益效果是本发明是利用安装在游梁式抽油机不同位置上的多点传感器对抽油机各个部分的运动状态进行数据采集整理，结合直线运动检测仪所检测到的悬点直线运动数据，再利用上位机系统内置的专用程序和计算方法进行系统综合定位，能够根据电机的旋转运动和悬点直线运动状态直接推导出游梁式抽油机的位置因数和扭矩因数。0。
14、015与采取现场实际测量抽油机各部件的结构尺寸并依据相应的公式计算相比，本发明不需要游梁式抽油机停止工作，也不需要大量繁琐的测量工作，仅利用电机角位移传感器和抽油机死点传感器分别检测和提供电机、曲柄、游梁和光杆的运动状态信息，通过比较和修正，构建由动力源到最终负载点的速度传递关系、传动比，再结合直线运动检测仪所检测到的悬点直线运动数据就能方便的得出游梁式抽油机的位置因数和扭矩因数。附图说明0016附图1是本发明的原理图。0017附图2是本发明具有旋转式死点传感器的结构示意图。0018附图3是本发明具有应变式死点传感器的结构示意图。0019附图4是本发明具有角度式死点传感器的结构示意图。0020。
15、附图5是本发明动态定位方法实现方式的整体框图。0021附图6是附图2、附图3、附图4中具有旋转式死点传感器的减速机的结构示意图。0022附图7是本发明的电路图。具体实施方式0023下面结合附图详细阐述本发明优选的实施方式。说明书CN103256024A3/5页60024实施例一一种游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法，单片机根据电机角位移传感器信号和死点传感器信号分别对电机、曲柄、游梁和光杆的运行状态进行精确定位，并按照游梁式抽油机连接和传动关系进行比较、修正和分析计算，并结合直线运动检测仪所检测到的悬点直线运动数据最终确定游梁式抽油机额位置因数和扭矩因数。0025实施例二本实施例与实。
16、施例一的不同之处在于，如附图1所示，所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法，电机角位移传感器安装在游梁式抽油机驱动电机的第二轴伸端即风扇端，并与单片机系统控制主板信号端子A相连，用以检测电机运行状态；死点传感器安装在游梁式抽油机的曲柄、游梁、支架轴上，其信号线与单片机系统控制主板信号端子B相连，采集和定位抽油机各部位运行状态信息。0026实施例三一种游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，如附图2、附图5、附图6所示，其组成包括具有主板信号端子A和主板信号端子B的单片机系统1、电动机2所述电动机通过皮带轮组连接减速机4，所述电动机连接电机角位移传感器3，所述减速机连。
17、接旋转式死点传感器5。0027电机角位移传感器安装在游梁式抽油机驱动电机的第二轴伸端（风扇端），根据不同的电动机轴径有相应尺寸的传感器配套安装；旋转式死点传感器安装在游梁式抽油机的减速机输出轴19上，位于曲柄与减速机之间，其中发射极17固定在减速机输出轴上，并与曲柄同步旋转。接收极18（感应极）固定在减速机输出轴轴承外盖16上；电机角位移传感器和旋转式死点传感器与单片机系统相连并将检测到的位置/位移信号传送到单片机系统中。0028实施例四本实施例与实施例三的不同之处在于，如附图3所示，所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，所述减速机连接曲柄6，所述曲柄连接平衡块14、支。
18、架7和连杆13，所述连杆与所述支架均连接游梁8，所述游梁连接应变式死点传感器20。应变式死点传感器安装在游梁式抽油机的游梁上部支架轴的正上方；电机角位移传感器和应变式死点传感器与单片机系统相连并将检测到的位置/位移信号传送到单片机系统中。0029实施例五本实施例与实施例四的不同之处在于，如附图4所示，所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，所述游梁连接角度式死点传感器21。角度式死点传感器安装在游梁式抽油机支架上端的支架轴上；电机角位移传感器和死点传感器与角度式单片机系统相连并将检测到的位置/位移信号传送到单片机系统中。0030实施例六本实施例与实施例四或实施例五的不同之。
19、处在于，如附图3、附图4所示，所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，所述游梁连接驴头10，所述驴头通过吊绳11连接悬绳器12；所述游梁与所述支架之间装有支架轴9，所述游梁与所述连杆之间装有连杆轴29，所述支架、所述连杆与所述曲柄之间通过曲柄连接，所述支架、所述连杆、所述曲柄之间相对转动。说明书CN103256024A4/5页70031实施例七本实施例与实施例四或实施例五的不同之处在于，如附图3、附图4所示，所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，所述减速机与所述支架均连接底座15，所述减速机具有减速机输出轴，所述电机具有电机输出轴；所述皮带轮组包括。
20、电机皮带轮，所述电机皮带轮通过皮带30连接减速机皮带轮，所述减速机皮带轮装在所述减速机输出轴上，所述电机皮带轮装在所述电机输出轴上。0032实施例八本实施例与实施例三或实施例四或实施例五的不同之处在于，如附图6所示，所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，所述电机角位移传感器具有信号处理电路24，所述信号处理电路连接死点信号采集电路22、角位移信号采集电路23、时钟信号电路25、角位移信号输出电路26、死点信号输出电路27、上位机数据通讯电路28。0033死点信号采集电路，由上拉电阻R3、滤波电容C4连接构成，信号输入后经上拉电阻R3提高电平并经滤波电容C4消除干扰提高信。
21、号质量后输出。0034角位移信号采集电路，由上拉电阻R2、滤波电容C3连接构成，信号输入后经上拉电阻R2提高电平并经滤波电容C3消除干扰提高信号质量后输出。0035信号处理电路，由单片机、数据存储器和运算器组成，对信号采集电路发送过来的传感器信号进行位置、倍频及特殊算法处理和速度、位置运算。0036时钟信号电路，由石英体振荡器Y1、滤波电容C7、C8组成，为单片机系统提供稳定的时钟信号。0037角位移信号输出电路，由限流电阻R17、分压电阻R18、功率放大三极管Q2及滤波电容C10构成。0038死点信号输出电路，由限流电阻R14、分压电阻R15、功率放大三极管Q1及滤波电容C9构成。0039上。
22、位机数据通讯电路，由专用通讯电路模块组成，以MODBUS协议的格式发送单片机系统送来的数据。0040实施例九本实施例与实施例八的不同之处在于，如附图7所示，所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，所述角位移信号输出电路包括功率放大三极管Q2，所述功率放大三极管Q2连接限流电阻R17、分压电阻R18和滤波电容C10，所述限流电阻R17连接所述分压电阻R18，所述分压电阻R17连接所述信号处理电路。0041实施例十本实施例与实施例八的不同之处在于，如附图7所示，所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，所述角位移信号输出电路包括功率放大三极管Q1，所述功率。
23、放大三极管Q1连接限流电阻R14、分压电阻R15和滤波电容9，所述限流电阻R14连接所述分压电阻R15，所述分压电阻R14连接所述信号处理电路。0042实施例十一本实施例与实施例八的不同之处在于，如附图7所示，所述的游梁式抽油机位置因数和扭矩因数的工程测算方法所用的装置，所述时钟信号电路包括石英体振荡器Y1，所述石说明书CN103256024A5/5页8英体振荡器Y1连接滤波电容C7和滤波电容C8，所述石英体振荡器Y1连接所述信号处理电路。0043本实施方式只是对本专利的示例性说明而并不限定它的保护范围，本领域人员还可以对其进行局部改变，只要没有超出本专利的精神实质，都视为对本专利的等同替换，都在本专利的保护范围之内。说明书CN103256024A1/5页9图1说明书附图CN103256024A2/5页10图2图3说明书附图CN103256024A103/5页11图4图5说明书附图CN103256024A114/5页12图6说明书附图CN103256024A125/5页13图7说明书附图CN103256024A13。