一种塔架式抽油机安全防护方法与流程

本发明涉及抽油机防护领域，尤其涉及一种塔架式抽油机安全防护方法。

背景技术：

1、塔架式抽油机是一种常用于油田采油作业的机械设备，主要用于从井底抽取油液并输送至地面。它的主要部件包括泵、杆柱、井口头、地面传动装置等。其中，塔架式抽油机的安全防护是十分重要的，通过示功图可以了解抽油机泵在不同冲程位移的工作状态和负荷变化情况，从而判断抽油机的运行效率和生产能力，还可以帮助工程师进行抽油机的故障排查和维护，但是如何快速准确的分析示功图以确定相应的工作状态是当前人们亟待解决的问题。

2、中国专利公开号cn106066845a公布了一种抽油机示功图的学习估计方法，包括：如下步骤：s1、对原始的数据记录进行预处理，使之完整可用；步骤s2：对预处理过的数据记录过行规整化，使每条数据记录映射到统一的位移序列上，所述位移是抽油机的位移；步骤s3、利用规整后的数据记录计算特征系数α(s)，该特征系数表示抽油机载荷变化对电动机功率变化的影响因子，s表示抽油机光杆的位移；步骤s4、利用学习得到的特征系数α(s)对待估计的抽油机示功图数据进行估计。由此可见，上述技术方案存在以下问题：由于为了增强鲁棒性需要通过增大学习数据量来弥补测量误差，需要通过大量学习才可提高判定的准确性，判定精度低。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种塔架式抽油机安全防护方法，用以克服现有技术中针对示功图分析速度慢且判定精度低导致抽油机工作状态分析不准确的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种塔架式抽油机安全防护方法，包括：

3、示功采集单元持续检测目标机器的需分析信息，并且每个检测周期结束时将该检测周期的目标机器的示功图像传送至数据分析单元；

4、数据分析单元根据最近一个检测周期内目标机器的示功图像与预设示功图像的差异度确定目标机器工作状态是否符合标准；

5、若目标机器工作状态不符合标准，数据分析单元根据预设选取规则将目标机器的示功图像进行分割，并且根据分割后得到的第一示功线段的最大载荷差值确定抽油泵的调节方式，

6、所述调节方式包括根据第一示功线段以及第三示功线段的最小距离确定是否对抽油泵进行调节以及检测目标机器的示功图像的波浪密度，并根据波浪密度确定抽油泵的调节方式；

7、若目标机器工作状态符合标准，数据分析单元根据产液量差值判定是否对抽油泵的转速进行调节，并且根据目标机器的沉没度确定是否对抽油泵的转速进行调节。

8、进一步地，数据分析单元在第一数据分析条件下检测最近一个检测周期内目标机器的示功图像并计算目标机器的示功图像与预设示功图像的差异度，

9、若差异度处于第一预设差异度范围，所述数据分析单元判定目标机器工作状态符合标准；

10、若差异度处于第二预设差异度范围，所述数据分析单元判定目标机器工作状态不符合标准并根据预设选取规则对目标机器的示功图像进行分割；

11、其中，所述第一数据分析条件为单个检测周期结束；所述示功图像为目标机器的悬点载荷和抽油杆位移的二维坐标系图，二维坐标系的横轴为目标机器的抽油杆位移，二维坐标系的纵轴为目标机器的悬点载荷。

12、进一步地，数据分析单元在第二数据分析条件下根据预设选取规则将目标机器的示功图像分割为第一示功线段、第二示功线段、第三示功线段以及第四示功线段，数据分析单元分别检测第一示功线段的最大载荷差值，

13、若最大载荷差值第一预设载荷差值范围，所述数据分析单元判定根据第一示功线段以及第三示功线段的最小距离确定是否对抽油泵进行调节；

14、若最大载荷差值处于第二预设载荷差值范围，所述数据分析单元判定检测目标机器的示功图像的波浪密度，并根据波浪密度确定抽油泵的调节方式；

15、其中，第二数据分析条件为差异度处于第二预设差异度范围。

16、进一步地，所述预设选取规则为：

17、针对预设示功图像建立选取对比框，选取对比框为矩形，选取对比框的顶点坐标分别为第一顶点a1(x1，y1)，第二顶点a2(x1，y2)，第三顶点a3(x2，y1)以及第四顶点a4(x2，y2)；

18、其中，x1为预设示功图像的横轴最小值，x2为预设示功图像的横轴最大值，y1为预设示功图像的纵轴最大值，y2为预设示功图像的纵轴最小值；

19、将目标机器的示功图像中a1和a3之间的线段记为第一示功线段，将目标机器的示功图像中a3和a4之间的线段记为第二示功线段，将目标机器的示功图像中a2和a4之间的线段记为第三示功线段，将目标机器的示功图像中a1和a2之间的线段记为第四示功线段。

20、进一步地，所述数据分析单元在第三数据分析条件下根据预设选取规则将目标机器的示功图像分割为第一示功线段、第二示功线段、第三示功线段以及第四示功线段，数据分析单元检测第一示功线段以及第三示功线段的最小距离；

21、若最小距离小于预设最小距离，所述数据分析单元判定抽油杆存在断裂；

22、若最小距离大于或等于预设最小参考距离，所述数据分析单元判定计算目标机器的第二示功线段与预设示功图像的参考偏移参数；

23、其中，所述第三数据分析条件为波浪数量处于第一预设波浪数量范围。

24、进一步地，所述数据分析单元在第四数据分析条件下计算目标机器的第二示功线段与预设示功图像的参考偏移参数，所述数据分析单元判定根据参考偏移参数对目标机器的抽油泵的转速进行减小调节；

25、所述抽油泵的转速的减小量与所述参考偏移参数为正相关关系；

26、其中，所述第四数据分析条件为最小距离大于预设最小参考距离。

27、进一步地，所述数据分析单元在第五数据分析条件下检测目标机器的示功图像的波浪密度，并根据波浪密度确定抽油泵的调节方式；

28、若波浪密度大于预设波浪密度，所述数据分析单元判定根据波浪密度对抽油泵的转速进行减小调节，所述抽油泵的转速的减小量与所述波浪密度为正相关关系；

29、其中，第五数据分析条件为最大载荷差值处于第二预设载荷差值范围。

30、进一步地，所述波浪密度的计算公式为：

31、p＝n1/x1+n2/x2

32、其中，n1为第一示功线段的波峰数量，x1为第一示功线段的对应的位移量，n2为第二示功线段的波峰数量，x2为第二示功线段的波峰数量。

33、进一步地，所述数据分析单元在第五数据分析条件下根据产液量差值判定是否对抽油泵的转速进行调节；

34、若产液量差值大于预设产液量差值，所述数据分析单元判定对抽油泵的转速进行增大调节，所述抽油泵的转速的增大量与所述产液量差值为正相关关系；

35、其中，所述产液量差值为当前检测周期内的产液量减去最近一个检测周期内的产液量所得数值，预设产液量差值大于0；

36、其中，所述第五数据分析条件为差异度处于第一预设差异度范围。

37、进一步地，所述数据分析单元在第六数据分析条件下根据目标机器的沉没度确定是否对抽油泵的转速进行调节；

38、若抽油泵的沉没度大于预设沉没度，所述数据分析单元判定对抽油泵的转速进行增大调节，所述抽油泵的转速的增大量与所述抽油泵的沉没度为正相关关系；

39、其中，所述第六数据分析条件为所述产液量差值小于或等于预设产液量差值。

40、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明中根据示功图像的不同特征表现进行快速的分析判定，相比于现有技术大量数据学习生成的判定模型，本发明判定精度更高，若差异度处于第二预设差异度范围，所述数据分析单元判定目标机器工作状态不符合标准并根据预设选取规则对目标机器的示功图像进行分割，使得数据分析更加具有针对性，同时，降低了数据处理量，避免针对示功图像进行遍历分析导致判定效率降低，数据分析单元在第五数据分析条件下根据产液量差值判定是否对抽油泵的转速进行调节并且在第六数据分析条件下根据目标机器的沉没度确定是否对抽油泵的转速进行调节，避免了由于产液量以及沉没度对示功图像的影响程度低导致的本发明防护效果差的问题，进一步提高本发明针对塔架式抽油机的安全防护效果。