JPH11132155A - Pump off control method - Google Patents
Pump off control methodInfo
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- JPH11132155A JPH11132155A JP29719197A JP29719197A JPH11132155A JP H11132155 A JPH11132155 A JP H11132155A JP 29719197 A JP29719197 A JP 29719197A JP 29719197 A JP29719197 A JP 29719197A JP H11132155 A JPH11132155 A JP H11132155A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安価にポンプオフの状態を検出でき、またポ
ンプオフ時にモータを停止させることがないポンプオフ
制御方法を提供する。
【解決手段】 誘導電動機の二次電流の瞬時値の平均値
又は実効値と平均値基準値又は実効基準値を各サイクル
のダウンストローク終了後に比較して、平均基準値又は
実効値基準値より瞬時値の平均値又は実効値が大きい場
合にポンプオフ発生を検出する。また、ダウンストロー
ク終了後に、ポンプオフ条件を複数回以上連続して検出
する場合、ポンプジャック速度を予め設定された速度だ
け低下させ、その低下した速度に対応した新たな二次電
流の平均値基準値又は実効値基準値を設定し、その時点
以後のタウンストロークにおける実際の二次電流の瞬時
値の平均値又は実効値を演算して、この演算した値と該
設定基準値とを比較し、演算した値が該設定基準値より
大きい場合にはポンプジャック速度を予め設定された速
度だけ更に低下させる。
(57) [Problem] To provide a pump-off control method that can detect a pump-off state at low cost and that does not stop the motor when the pump is off. SOLUTION: The average value or the effective value of the instantaneous value of the secondary current of the induction motor is compared with the average reference value or the effective reference value after the end of the downstroke of each cycle, and the instantaneous value is compared with the average reference value or the effective value reference value. When the average value or the effective value is large, the occurrence of pump-off is detected. Also, when the pump-off condition is continuously detected more than once after the end of the downstroke, the pump jack speed is reduced by a preset speed, and a new secondary current average value reference value corresponding to the reduced speed is set. Alternatively, an effective value reference value is set, an average value or an effective value of the instantaneous value of the actual secondary current in the town stroke after that point is calculated, and the calculated value is compared with the set reference value. If the set value is larger than the set reference value, the pump jack speed is further reduced by a preset speed.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ポンプジャックで
駆動されるビームポンプのポンプオフ制御方法に関す
る。The present invention relates to a pump-off control method for a beam pump driven by a pump jack.
【0002】[0002]
【従来の技術】ビームポンプ油井におけるポンプオフ制
御に用いられるセンサは、油井地下ホールの流体レベル
や圧力検出器、流量センサ、振動センサ、更にはモータ
電流センサ等のセンサを使用する伝統的な方式のものか
ら、ロッド負荷の解析や記録ができる近代的なダイナグ
ラフカード方式ものへと発展してきた。最近の近代的ダ
イナグラフカード方式は、ポンプオフの検出方式として
最も確実で精度も良いと云われているが、サッカロッド
にストレーンゲージ等のロッド荷重センサが必要であ
り、しかもそのセンサの検出信号をポンプジャックの回
転位置に関係付けて処理することからマイクロコンピュ
ータ装置を必要とし、それだけ複雑で高価にならざるを
得なかった。また、従来方式のダウンホールにセンサを
置く方式では、地下数千フィートにセンサを設置するこ
との難しさや配線等の問題があった。地上に設置する方
式の振動センサでは、ポンプオフとノーポンプオフの振
動レベルの設定の問題があり、正確な検出が困難であっ
た。ポンプジャックのモータ電流を検出する方法は、た
とえサッカロッド荷重が一定であってもモータ電流がポ
ンプジャックの回転によって変化すること、またサッカ
ーロッド系の特性によってモータ電流が振動的になるこ
と等により、正確なポンプオフの検出ができなかった。
また、従来方式では、たとえ近代的なダイナグラフカー
ド方式を採用してもポンプジャックの振動は速度調整が
できない誘導電動機を採用しているために、ポンプオフ
を検出しても誘導電動機を停止するしかなく、このた
め、ダウンホールポンプの一次的な浮遊ガスの増加に伴
う吸込圧力の低下や液体の特性の一次的な変動によって
ポンプジャックが停止してしまい、油井の生産性を低下
させていた。この状況を避けるために、(イ)ポンプオ
フを連続的に3〜5回以上検出した場合のみポンプを停
止、または、(ロ)ポンプジャック駆動モータをオン−
オフ制御する対策がとられている。2. Description of the Related Art A sensor used for pump-off control in a beam pump oil well is a conventional type using a sensor such as a fluid level or a pressure detector, a flow sensor, a vibration sensor, and a motor current sensor in an oil well underground hole. Dynagraph cards that can analyze and record rod loads. The recent modern dynagraph card system is said to be the most reliable and accurate pump-off detection system.However, a rod load sensor such as a strain gauge is required for the sucker rod, and the detection signal of that sensor is used. Since the processing is performed in relation to the rotational position of the pump jack, a microcomputer device is required, and it is inevitably complicated and expensive. Further, the conventional method of placing a sensor in a downhole has a problem in that it is difficult to install the sensor several thousand feet underground, and there are problems such as wiring. The vibration sensor of the type installed on the ground has a problem of setting the vibration level of the pump off and the no pump off, and it is difficult to accurately detect the vibration level. The method of detecting the pump jack motor current is based on the fact that the motor current changes due to the rotation of the pump jack even if the sucker rod load is constant, and that the motor current becomes oscillating due to the characteristics of the soccer rod system. , Could not accurately detect pump-off.
In addition, in the conventional method, even if a modern dynagraph card method is used, the pump jack vibrates using an induction motor whose speed cannot be adjusted. However, for this reason, the pump jack is stopped due to a decrease in the suction pressure due to a temporary increase in the floating gas of the downhole pump and a primary fluctuation of the characteristics of the liquid, thereby reducing the productivity of the oil well. In order to avoid this situation, (a) the pump is stopped only when the pump-off is continuously detected 3 to 5 times or more, or (b) the pump jack drive motor is turned on.
A countermeasure for turning off is taken.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、(イ)
の対策では、例えばポンプケーシングが各サクションス
トロークで部分的に浮遊ガスによって満たされている
時、液体の粘性により吐出弁の開きが若干遅れ、ダウン
ストロークの最高位置からかなり離れた位置で吐出弁が
開くことになり、オーバプレッシャリングが起り、ロッ
ドの下方を曲げたり、場合によってはポンプ胴を破壊し
てしまう恐れがあった。(ロ)の対策では、オン−オフ
運転の繰り返しによってポンプユニットとモータに過大
な機械的または電気的ストレスを与えることになり、設
備の損耗を早め、保守費用の増加をもたらす欠点があっ
た。そこで本発明は、安価にポンプオフの状態を検出で
き、またポンプオフ時にモータを停止させることがない
ポンプオフ制御方法を提供することを目的としている。However, (A)
For example, when the pump casing is partially filled with floating gas at each suction stroke, the opening of the discharge valve is slightly delayed due to the viscosity of the liquid, and the discharge valve is located at a position far away from the maximum position of the down stroke. Opening would cause overpressure, which could cause the rod to bend underneath or even break the pump barrel. The countermeasure (b) has a drawback that excessive mechanical or electrical stress is applied to the pump unit and the motor by repetition of the on-off operation, resulting in quicker wear of the equipment and an increase in maintenance costs. Therefore, an object of the present invention is to provide a pump-off control method that can detect a pump-off state at low cost and that does not stop the motor when the pump is off.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明によ
るポンプオフ制御方法は、ポンプジャックを駆動する誘
導電動機を可変電圧、可変周波数電源のインバータで速
度制御するようにしたポンプジャック駆動系のポンプオ
フ制御方法において、前記誘導電動機の速度と二次電流
の瞬時値を検出し、前記ポンプジャックの各サイクル毎
のダウンストローク時間を検出し、各サイクル毎のダウ
ンストローク時間における前記誘導電動機の二次電流の
瞬時値の平均値又は実効値を演算し、演算した前記誘導
電動機の二次電流の瞬時値の平均値又は実効値と比較す
るための前記誘導電動機の二次電流の平均値基準値又は
実効値基準値を設定し、前記二次電流の瞬時値の平均値
又は実効値と平均値基準値又は実効基準値を各サイクル
のダウンストローク終了後に比較し、前記平均値基準値
より瞬時値の平均値が大きい場合又は前記実効値基準値
より瞬時値の実効値が大きい場合にポンプオフ発生を検
出する。なお、前記誘導電動機の二次電流の平均値基準
値又は実効値基準値をポンプジャックのポンプ速度に対
応した値に設定するようにしても良い。このようにする
ことで、容積効率一定の条件でポンプオフの検出が可能
になる。また、ダウンストローク終了後に、ポンプオフ
条件を複数回以上連続して検出する場合には、ポンプジ
ャック速度を予め設定された速度だけ低下せしめるよう
に制御し、その低下した速度に対応した新たな二次電流
の平均値基準値又は実効値基準値を設定し、その時点以
後のダウンストロークにおける実際の二次電流の瞬時値
の平均値又は実効値を演算して、この演算した値と該設
定基準値とを比較し、演算した値が該設定基準値より大
きい場合にはその低下せしめられた速度において尚ポン
プオフ条件が存在していることとして検出し、この動作
が連続して複数回以上検出された場合にはポンプジャッ
ク速度を予め設定された速度だけ更に低下せしめるよう
に制御し、速度に対応した平均値基準又は実効値基準と
その速度における実際の二次電流瞬時値の演算平均値又
は演算実効値を順次比較してポンプオフを検出している
間はポンプジャックの速度を順次段階的に降下せしめる
ように制御することにより、ポンプオフ条件の解除を速
度制御によって行うようにしても良い。さらに、ポンプ
オフ条件を検出し、予め設定された速度だけ速度を低下
させ、ポンプジャックがこの新しい速度で運転している
状態で、連続して複数回以上、ポンプオフ条件の検出が
なかった場合には、この速度にてポンプオフ条件が解除
されたものとしてポンプオフ解除を検出し、ポンプオフ
検出によって低下させた速度分だけ速度を上昇せしめ、
この上昇した速度に対応した新たな二次電流の平均値基
準又は実効値基準を設定し、その時点以降のダウンスト
ロークにおける実際の二次電流の瞬時値の平均値又は実
効値を演算して、この演算した値と該設定基準値とを比
較することにより、この演算した値が該設定基準値より
小さい場合には、その上昇せしめられた速度において、
尚ポンプオフ条件が解除されていることとして検出し、
この動作が連続して複数回以上検出された場合にはポン
プジャック速度を予め設定された速度だけ更に上昇せし
めるように制御し、速度に対応した平均値基準又は実効
値基準とその速度における実際の二次電流順次値の演算
平均値又は演算実効値を順次比較してポンプジャック条
件が検出される速度迄ポンプジャック速度を順次、段階
的に上昇せしめるように制御するようにすることで、ポ
ンプオフ条件の解除を確認しつつ所定のポンプジャック
運転速度迄ポンプオフによって低下せしめられた速度を
回復させるようにしても良い。According to a first aspect of the present invention, there is provided a pump-off control method, wherein the speed of an induction motor for driving a pump jack is controlled by a variable voltage, variable frequency power supply inverter. In the control method, the speed of the induction motor and the instantaneous value of the secondary current are detected, the downstroke time of each cycle of the pump jack is detected, and the secondary current of the induction motor during the downstroke time of each cycle is detected. Average or instantaneous value of the instantaneous value of the secondary current of the induction motor for comparison with the calculated average or effective value of the instantaneous value of the secondary current of the induction motor. A value reference value is set, and the average value or the effective value of the instantaneous value of the secondary current and the average value reference value or the effective reference value are downstretched in each cycle. Was compared after completion of detecting the pump off occurs when the effective value is greater instantaneous value than the case where the average value of the instantaneous value from the average value reference value is greater or the effective value reference value. The average reference value or the effective value reference value of the secondary current of the induction motor may be set to a value corresponding to the pump speed of the pump jack. This makes it possible to detect pump-off under the condition of constant volumetric efficiency. Further, when the pump-off condition is continuously detected more than once after the end of the downstroke, the pump jack speed is controlled to be reduced by a preset speed, and a new secondary corresponding to the reduced speed is controlled. Set the average value or the effective value reference value of the current, calculate the average value or the effective value of the instantaneous value of the actual secondary current in the downstroke after that time, and calculate the calculated value and the set reference value. If the calculated value is larger than the set reference value, it is detected that the pump-off condition still exists at the reduced speed, and this operation is continuously detected more than once. In such a case, the pump jack speed is controlled so as to be further reduced by a preset speed, and the average value or the effective value reference corresponding to the speed and the actual value at the speed are controlled. While detecting the pump-off by sequentially comparing the calculated average value or the calculated effective value of the current instantaneous value, the pump jack speed is controlled to be gradually decreased in a stepwise manner, so that the pump-off condition is released by speed control. It may be performed. Further, if the pump-off condition is detected, the speed is reduced by a preset speed, and the pump jack is operating at the new speed, and if the pump-off condition is not detected more than once continuously, At this speed, the pump-off condition is released and the pump-off release is detected, and the speed is increased by the speed reduced by the pump-off detection.
Set a new average value or effective value reference of the secondary current corresponding to the increased speed, calculate the average value or effective value of the instantaneous value of the actual secondary current in the downstroke after that time, By comparing the calculated value with the set reference value, if the calculated value is smaller than the set reference value, at the increased speed,
It is detected that the pump-off condition has been released,
If this operation is continuously detected more than once, the pump jack speed is controlled to be further increased by a preset speed, and the average value reference or the effective value reference corresponding to the speed and the actual value at that speed are controlled. By sequentially comparing the calculated average value or the calculated effective value of the secondary current sequential value and gradually increasing the pump jack speed gradually until the pump jack condition is detected, the pump off condition is controlled. The speed reduced by the pump-off operation may be restored to a predetermined pump jack operation speed while confirming the release.
【0005】上記方法によれば、ロッド荷重センサとマ
イクロコンピュータから構成される従来の高価なダイナ
グラフカードシステムを使用することなく、ポンプジャ
ックの速度制御のために使用するインバータのなかにポ
ンプオフ制御のソフトウェアを組む込むことで、安価に
なるのみならず、正確なポンプオフの検出が可能にな
る。加えて、ポンプジャックの速度を制御するようにし
ているので、ポンプオフの検出によって、ポンプジャッ
クの速度をポンプオフがない状態まで低下させることが
できる。これにより、ダウンホールポンプやサッカロッ
ド系に無理を与えることなく、油井の継続的な生産を行
なうことができる。即ち、一定速度駆動の従来のポンプ
ジャックを適用した油井に比べ、由井の生産性を高め且
つ設備の安全性を向上できる効果を奏でる。また、浮遊
ガスの増加、あるいは油井レベルの低下等の比較的長い
時間の経過に伴う油井の状況の変化に対応して、事前に
ダウンホールポンプの最大速度を設定することができる
ので、ポンプオフになる可能性を低下せしめることが可
能となり、それだけ、油井の安定な可動に寄与できる。According to the above method, without using a conventional expensive dynagraph card system composed of a rod load sensor and a microcomputer, the pump-off control of the inverter used for controlling the speed of the pump jack is performed. Incorporating software not only reduces the cost but also enables accurate detection of pump-off. In addition, since the speed of the pump jack is controlled, the speed of the pump jack can be reduced to a state where there is no pump off by detecting the pump off. Thereby, continuous production of the oil well can be performed without giving excessive force to the downhole pump and the sucker rod system. That is, as compared with an oil well to which a conventional pump jack driven at a constant speed is applied, it is possible to increase the productivity of the well and improve the safety of the equipment. In addition, the maximum speed of the downhole pump can be set in advance in response to changes in oil well conditions over a relatively long period of time, such as an increase in suspended gas or a decrease in oil well level. It is possible to reduce the possibility of the oil well, thereby contributing to the stable operation of the oil well.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。図1は、二次電流の瞬時値の取
り出しが容易なベクトル制御インバータを適用した本発
明によるポンプオフ制御方法の実施の形態を示す図であ
り、図2はポンプオフ制御装置の構成を示すブロック図
である。図1において、1はポンプジャック駆動用の誘
導電動機、2は誘導電動機1に直結され、誘導電動機1
の速度を検出する速度検出器、3は公知の電流マイナー
ループを有するベクトル制御インバータ、4はポンプオ
フ制御装置である。ベクトル制御インバータ3は、直線
指令器31、速度調整器32、電流調整器33、PWM
制御器34、変流器35及びベクトル演算器36を備え
ている。直線指令器31は、ポンプオフ制御装置4の出
力である速度基準Npを、内部に設定された加速レート
に制限し、誘導電動機1の速度基準Nsに変換する働き
をする。速度基準Nsは速度検出器2で検出された実際
の速度Niと比較され、その偏差が速度調整器32によ
って増幅されて二次電流指令I2gが出力される。電動機
電流は変流器35で検出され、ベクトル演算器36によ
ってその二次電流成分のみがI2として検出され、二次
電流指令I2gと比較される。そして、その偏差が電流調
整器33によって増幅され、PWM制御器34によって
電圧のパルス幅が調節されて負荷を駆動するのに必要な
二次電流が誘導電動機1に供給される。この様にベクト
ル制御インバータ3は、実際の速度Niが速度基準Np
にほぼ等しくなる様に電動機速度を自動調整する。な
お、本図では、ベクトル制御に必要な誘導電動機1の磁
速成分電流の制御回路は公知であり、本発明のポンプオ
フ制御とは直接関係ないことから簡単化のために省略し
ている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a pump-off control method according to the present invention to which a vector control inverter that can easily take out an instantaneous value of a secondary current is applied, and FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a pump-off control device. is there. In FIG. 1, 1 is an induction motor for driving a pump jack, and 2 is directly connected to the induction motor 1.
Is a speed detector for detecting the speed of the motor, 3 is a vector control inverter having a known current minor loop, and 4 is a pump-off controller. The vector control inverter 3 includes a straight line commander 31, a speed adjuster 32, a current adjuster 33, a PWM
A controller 34, a current transformer 35 and a vector calculator 36 are provided. The straight line commander 31 functions to limit the speed reference Np, which is the output of the pump-off control device 4, to an acceleration rate set inside, and convert the speed reference Np to the speed reference Ns of the induction motor 1. The speed reference Ns is compared with the actual speed Ni detected by the speed detector 2, and the deviation is amplified by the speed adjuster 32 to output the secondary current command I 2g . Motor current is detected by current transformer 35, only the secondary current component by vector calculator 36 is detected as I 2, is compared with the secondary current command I 2 g. Then, the deviation is amplified by the current regulator 33, the pulse width of the voltage is adjusted by the PWM controller 34, and the secondary current necessary for driving the load is supplied to the induction motor 1. Thus, the vector control inverter 3 determines that the actual speed Ni is equal to the speed reference Np.
The motor speed is automatically adjusted to be approximately equal to In this figure, a control circuit of the magnetic speed component current of the induction motor 1 necessary for the vector control is known, and is omitted for the sake of simplicity because it is not directly related to the pump-off control of the present invention.
【0007】ポンプオフ制御装置4は、図2に示すよう
に、演算器41、二次電流基準発生器42、比較器4
3、出力リレー44、シーケンサ45、速度指令関数発
生器46、ポンプジャックの主速度設定器47、速度指
令切替器48及び速度指令器49を備えている。演算器
41はポンプジャックの毎回のダウンストローク時間に
対する二次電流の瞬時値の実効値及び平均値を演算及び
記憶する機能を有し、後述の方法によって誘導電動機1
の実際の速度Niに対応してI2RMS、I2AVを検出す
る。二次電流基準発生器42は、ポンプオフが無い時、
つまり正常運転中における二次電流の平均値基準I2AV *
又は実効値基準I2RMS *を設定し、ポンプジャックの実
際の速度Niに対応してその設定値を調整する。実際に
検出された二次電流の瞬時値の平均値I2AV又は実効値
I2RMSは、それぞれの設定値I2AV *又はI2RMS *と比較
器43で比較される。もし、I2AV>I2A V *又はI2RMS
>I2RMS *ならば、出力リレー44がDN側に切替わ
る。逆にI2AV≦I2AV *又はI2RMS≦I2RMS *ならば、出
力リレー44がUP側に切替わる。I2 AV>I2AV *又は
I2RMS>I2RMS *は、後述のようにポンプオフ発生の検
出であり、I2AV≦I2AV *又はI2RMS≦I2RMS *はその解
除の検出を行うものである。シーケンサ45は、ポンプ
オフシーケンスを統括制御する機能とポンプオフの発生
と解除に対応してポンプジャックの速度を降速、昇速す
るための速度指令を発する機能を有する。即ち、出力リ
レー44のDN又はUPの信号を計数し、例えばDN信
号を2回以上連続して検出すると、ポンプオフシーケン
スプログラムを起動する。シーケンサ45は、ポンプオ
フシーケンスプログラムが起動すると、運転中のポンプ
ジャック速度のノッチを自動的に判断し、それより1ノ
ッチ低い速度になるように速度指令関数発生器46を制
御する。逆に、もしUP信号を連続して2回計数する
と、ポンプオフリセット(ポンプオフ解除)シーケンス
プログラムを起動し、上記のポンプオフ発生の場合とは
逆にポンプジャック速度が運転中の速度より1ノッチだ
け高い速度になるように速度指令関数発生器46を制御
する。主速度設定器47は、例えばNps=100%速
度、80%速度のように、その時の油井の状況に対応し
た最高速度を設定するものである。したがって、この設
定された速度で運転中にポンプオフが検出されると1ノ
ッチ分の速度だけ強制的に速度指令関数発生器46で降
速せしめられる。つまり、ポンプジャック速度は、△N
pn→△Np1により、Nps一△Np1=Npとなり、
ポンプオフ条件の消滅を待つ。引き読きポンプオフが検
出されると、更にもう1ノッチ分だけ、例えば△Np2
=2×△Np1だけ降速せしめられる。但し、Nps−
Npn≦0の場合はポンプジャックは停止する。この場
合には、シーケンサ45の中のポンプ停止・制御切替え
シーケンスプログラムが起動する。このポンプ停止・制
御切替えシーケンスプログラムでは、ポンプオフプログ
ラムを停止すると共に、速度指令切替器48を速度指令
器49側に切り替える。速度指令器49はポンプオフ条
件の有り無しを探索するための微速指令を発生するもの
である。この切り替えが完了すると、シーケンサ45の
中のノーポンプオフサーチングプログラムが起動する。
これはポンプオフで停止中のポンプジャックを一定時間
後に再び強制的に再起動し、微速運転せしめ、微速運転
中にポンプオフ条件の有無しをチェックするための制御
プログラムで、ポンプジャックの微速運転、停止のシー
ケンスと速度指令器49の微速指令のオン/オフ並びに
微速運転中のポンプオフの有り無しのチェックを行な
う。この微速運転中にポンプオフ解除を2回以上連続し
て検出した場合、ノーポンプオフサーチングプログラム
は、速度指令切替器48を主速度設定Nps側に切り替
えると共にポンプオフ制御シーケンスプログラムを再起
動する。この様にして、ポンプジャックはNps−△N
pn=Npの速度で、再び制御される様になり、順次ポ
ンプオフ条件の解除を確認しつつ、自動的に昇速させら
れ、設定された当初の速度Npsに復元する。以上述べ
た様にポンプオフ制御装置4は、誘導電動機1の二次電
流の瞬時値の平均値又は実効値を演算及び記憶し、それ
ぞれを、それぞれの基準値と比較することにより、ポン
プオフ又はポンプオフ解除を検出するものである。[0007] As shown in FIG. 2, the pump-off control device 4 includes a calculator 41, a secondary current reference generator 42, and a comparator 4.
3, an output relay 44, a sequencer 45, a speed command function generator 46, a pump jack main speed setting device 47, a speed command switching device 48, and a speed command device 49. The arithmetic unit 41 has a function of calculating and storing an effective value and an average value of the instantaneous value of the secondary current with respect to each down stroke time of the pump jack.
Corresponding to the actual speed Ni and I 2RMS of detecting the I 2AV. The secondary current reference generator 42, when there is no pump off,
That is, the average value of the secondary current during normal operation, I 2AV *
Alternatively, an effective value reference I 2 RMS * is set, and the set value is adjusted according to the actual speed Ni of the pump jack. The average value I 2AV or the effective value I 2RMS of the instantaneous value of the actually detected secondary current is compared with the respective set value I 2AV * or I 2RMS * by the comparator 43. If I 2AV > I 2A V * or I 2RMS
If> 2RMS * , the output relay 44 switches to the DN side. Conversely, if I 2AV ≦ I 2AV * or I 2RMS ≦ I 2RMS * , the output relay 44 switches to the UP side. I 2 AV > I 2AV * or I 2RMS > I 2RMS * detects the occurrence of pump-off as described later, and I 2AV ≦ I 2AV * or I 2RMS ≦ I 2RMS * detects the release. . The sequencer 45 has a function of totally controlling the pump-off sequence and a function of issuing a speed command for decreasing and increasing the speed of the pump jack in response to occurrence and release of the pump-off. That is, the DN or UP signal of the output relay 44 is counted, and when the DN signal is detected, for example, twice or more continuously, the pump-off sequence program is started. When the pump-off sequence program is started, the sequencer 45 automatically determines the notch of the pump jack speed during operation and controls the speed command function generator 46 so that the speed becomes one notch lower than that. Conversely, if the UP signal is counted twice consecutively, the pump-off reset (pump-off release) sequence program is started, and the pump jack speed is one notch lower than the operating speed, contrary to the above-described case where the pump-off occurs. The speed command function generator 46 is controlled so that the speed becomes high. The main speed setting device 47 sets the maximum speed corresponding to the state of the oil well at that time, for example, Nps = 100% speed, 80% speed. Therefore, if pump-off is detected during operation at the set speed, the speed is reduced by the speed command function generator 46 by one notch speed. That is, the pump jack speed is ΔN
by pn → △ Np 1, Nps one △ Np 1 = Np next,
Wait for the pump-off condition to disappear. When the reading pump-off is detected, one more notch is added, for example, △ Np 2
= 2 × △ Np 1 . However, Nps-
If Npn ≦ 0, the pump jack stops. In this case, a pump stop / control switching sequence program in the sequencer 45 is started. In this pump stop / control switching sequence program, the pump off program is stopped, and the speed command switch 48 is switched to the speed command device 49 side. The speed command unit 49 generates a very low speed command for searching for the presence or absence of a pump-off condition. When this switching is completed, the no-pump off searching program in the sequencer 45 starts.
This is a control program for forcibly restarting the pump jack that has been stopped due to pump off after a certain period of time, causing it to operate at a very low speed, and checking for pump off conditions during the slow speed operation. And the ON / OFF of the fine speed command of the speed command device 49 and the presence / absence of pump off during the fine speed operation are checked. If the pump-off release is detected twice or more consecutively during the low-speed operation, the no-pump-off searching program switches the speed command switch 48 to the main speed setting Nps side and restarts the pump-off control sequence program. In this way, the pump jack is Nps- △ N
At the speed of pn = Np, it is controlled again, and while confirming the cancellation of the pump-off condition, the speed is automatically increased and restored to the set initial speed Nps. As described above, the pump-off control device 4 calculates and stores the average value or the effective value of the instantaneous value of the secondary current of the induction motor 1 and compares each with the respective reference values, thereby canceling pump-off or pump-off. Is to be detected.
【0008】以下、誘導電動機1の二次電流の瞬時値の
平均値又は実効値を検出することによりポンプオフの検
出ができる理由について説明する。図3は、ポンプジャ
ックの定格ストローク速度11.3ストローク/分、ポ
ンプユニット:APIC114−143−64のポンプ
ユニットにおいて、その速度を定格の50%にて運転し
た場合のサッカロッドトルク、正味の減速機軸トルク、
誘導電動機1の二次電流をコンピュータシミュレーショ
ンによって求めたものである。図中にポンプジャックス
トローク位置も示している。図3(a)はポンプオフが
生じていない場合、つまり正常な運転の場合の特性であ
り、図3(b)はポンプオフが生じて容積効率が64%
に低下した場合の特性である。これらの(a)と(b)
とを比較することにより、ダウンストローク時のサッカ
ロッドトルク又は正味の減速機軸トルク、或いは誘導電
動機1の二次電流の減少する時点が、ポンプオフが発生
している時の方が遅れていることが分かる。したがっ
て、もし、特定のストローク位置に対応して、これ等の
瞬時値を検出し、ポンプオフが無い正常運転の場合の基
準値と比較する様にすれば、ポンプオフの検出が可能に
なる。例えば、本実施の形態では、クランク角度66d
eg(ポンプジャックの先端位置が最高位置にある時の
ポンプジャックのクランク角度を0degとして測った
クランク角度(以下、この角度をθ’ベースの角度と呼
称する)付近の毎回のポジションを検出して、その時の
誘導電動機1の二次電流の値と、正常運転の場合の二次
電流の値とを比較することにより、ポンプオフの検出が
できる。図4は、ポンプジャックのストローク速度を2
5%にして、ポンプの容積効率ηvが40%の場合と、
63.7%の場合について上記と同一のポンプジャック
について、コンピュータシミュレーション解析を行い、
得られた誘導電動機1の二次電流をクランク角度(θ’
ベース)に対してプロットしたものである。図示の様に
容積効率が低下しても、以上に述べた方法にてポンプオ
フの発生の検出が可能である。しかしながら、本実施の
形態では、ポンプジャックの速度が上昇するにつれて、
誘導電動機1の二次電流がサッカロッド系の振動特性に
よって振動応答をするようになり、以上のような特定ク
ランク角度に対する二次電流の瞬時値を基準値と比較す
る方法では、確実なポンプオフの検出が困難である。図
5は、それを示したものである。この図は100%スト
ローク速度におけるポンプオフが生じた場合と正常運転
の場合の誘導電動機1の二次電流をクランク角度に対し
て同様にコンピュータシミュレーション解析の結果をプ
ロットしたものである。図示の様にクランク角度66d
eg付近の二次電流の瞬時値と、基準値との比較では正
確なポンプオフの検出が困難になることが分かる。本発
明では、この問題を前述の様にタウンストローク時間
(後述の様に、厳密には基準ダウンストローク時間)に
対する誘導電動機1の二次電流の平均値、或いは実効値
の演算検出による方法で解決した。The reason why the pump-off can be detected by detecting the average value or the effective value of the instantaneous value of the secondary current of the induction motor 1 will be described below. FIG. 3 shows a sucker rod torque and a net deceleration when the pump jack is operated at a rated stroke speed of 11.3 strokes / min and a pump unit of APIC114-143-64 at 50% of the rated speed. Machine torque,
The secondary current of the induction motor 1 is obtained by computer simulation. The pump jack stroke position is also shown in the figure. FIG. 3A shows the characteristics when the pump is not turned off, that is, in the case of normal operation. FIG. 3B shows the characteristics when the pump is turned off and the volumetric efficiency is 64%.
This is the characteristic in the case where it is reduced to: These (a) and (b)
By comparing with the above, the point at which the sucker rod torque or the net reduction gear shaft torque at the time of the downstroke or the secondary current of the induction motor 1 decreases is later when the pump-off occurs. I understand. Therefore, if these instantaneous values are detected corresponding to a specific stroke position and compared with a reference value in the case of normal operation without pump-off, pump-off can be detected. For example, in the present embodiment, the crank angle 66d
EG (each position near a crank angle measured by setting the crank angle of the pump jack when the tip position of the pump jack is at the highest position as 0 deg (hereinafter, this angle is referred to as θ 'base angle) is detected. The pump off can be detected by comparing the value of the secondary current of the induction motor 1 at that time with the value of the secondary current in the normal operation.
5%, the volumetric efficiency ηv of the pump is 40%,
Computer simulation analysis was performed on the same pump jack as above for the case of 63.7%,
The obtained secondary current of the induction motor 1 is converted to the crank angle (θ ′
Base). As shown, even if the volumetric efficiency decreases, the occurrence of pump-off can be detected by the method described above. However, in this embodiment, as the speed of the pump jack increases,
The secondary current of the induction motor 1 has a vibration response due to the vibration characteristics of the sucker rod system, and the method of comparing the instantaneous value of the secondary current with respect to the specific crank angle with the reference value as described above ensures reliable pump-off. Difficult to detect. FIG. 5 illustrates this. This figure plots the results of computer simulation analysis of the secondary current of the induction motor 1 with respect to the crank angle in the case where the pump is turned off at the 100% stroke speed and in the case of the normal operation. Crank angle 66d as shown
It can be seen that comparison of the instantaneous value of the secondary current near eg with the reference value makes accurate detection of pump-off difficult. In the present invention, this problem is solved by the method of calculating and detecting the average value or the effective value of the secondary current of the induction motor 1 with respect to the town stroke time (strictly, a reference down stroke time as described later) as described above. did.
【0009】以下、各ダウンサイクル毎の誘導電動機1
の二次電流の瞬時値の平均値又は実効値によりポンプオ
フの検出が可能であることを説明する。図6はダウンス
トローク時の誘導電動機1の二次電流の平均値、実効値
をコンピュータ解析によって求めたもので、X軸に容積
効率、Y軸に誘導電動機1の二次電流I2RMS、I2AVを
とり、ポンプジャックのストローク速度、1.00p.
u.(100%速度)、0.5p.u.(50%速
度)、0.25p.u.(25%速度)の場合について
解析した結果をプロットしたものである。ポンプオフが
ない正常運転の時には、容積効率は、ほぼ100%であ
り、ポンプオフが激しくなるつれて容積効率は段々と低
下する。今、油井の状態変化を考慮して容積効率が6
3.7%(0・637p.u.)以下に低下した場合を
ポンプオフの発生として検出することにすると、ポンプ
オフがない正常運転における二次電流値とポンプオフが
発生した場合の二次電流値は図7に示す様に大きく異な
った値となる。 (注1)I2RMS:ダウンストローク時の瞬時二次電流か
ら計算した実効値(A) I2AV:ダウンストローク時の瞬時二次電流から計算し
た平均値(A) (注2)電動機の定格二次電流:36.9(A) 即ち、この電流差を利用すれば、例えばディジタル的電
流差演算によって、ポンプオフの正確な検出が可能にな
ることは明らかである。次に、毎回のタウンストローク
時の二次電流の瞬時値の実効値又は平均値の演算を行な
う方法について説明する。この演算には、誘導電動機1
の二次電流の瞬時値、その時の速度、測定開始、終了の
時間信号が必要になる。特に測定開始のダウンストロー
クスタートの信号を如何にして検出するかが問題にな
る。勿論、各回転毎のクランク角ゼロ位置を検出する機
械的又は磁気的センサをポンプジャックに設ければ、こ
の問題は比較的に容易に解決できる。しかしながら、本
発明では、システム構成を簡単にするためにこのような
機械的、磁気的センサを使用しないで、減速機軸正味ト
ルクのゼロ点がポンプジャックの機械定数によって決定
される特別なクランク角度に固定されるために、誘導電
動機1の二次電流のゼロクロス点もまたクランク角度に
対して固定される点に着目し、この性質を応用すること
で解決している。Hereinafter, the induction motor 1 for each down cycle will be described.
The fact that pump-off can be detected based on the average value or the effective value of the instantaneous values of the secondary current will be described. FIG. 6 shows the average value and the effective value of the secondary current of the induction motor 1 during the down stroke obtained by computer analysis. The volume efficiency is shown on the X axis, and the secondary currents I 2RMS and I 2AV of the induction motor 1 are shown on the Y axis. And the stroke speed of the pump jack, 1.00 p.
u. (100% speed), 0.5 p. u. (50% speed), 0.25 p. u. (25% speed) is a plot of the result of analysis for the case of (25% speed). During normal operation without pump-off, the volumetric efficiency is almost 100%, and the volumetric efficiency gradually decreases as the pump-off becomes severe. Now, volumetric efficiency is 6
When it is determined that a case where the pressure drops to 3.7% (0.6637 pu) or less is detected as occurrence of pump-off, the secondary current value in normal operation without pump-off and the secondary current value when pump-off occurs are calculated as follows. The values differ greatly as shown in FIG. (Note 1) I 2RMS: effective value calculated from the instantaneous secondary current during downstroke (A) I 2AV: average value calculated from the instantaneous secondary current during downstroke (A) (2) rating of the motor two Next current: 36.9 (A) That is, if this current difference is used, it is clear that accurate detection of pump-off can be made, for example, by digital current difference calculation. Next, a method of calculating the effective value or average value of the instantaneous value of the secondary current at each town stroke will be described. This calculation includes the induction motor 1
, The instantaneous value of the secondary current, the speed at that time, and the measurement start and end time signals are required. In particular, how to detect the signal of the downstroke start at the start of the measurement becomes a problem. Of course, if a mechanical or magnetic sensor for detecting the crank angle zero position for each rotation is provided in the pump jack, this problem can be relatively easily solved. However, in the present invention, without using such a mechanical or magnetic sensor in order to simplify the system configuration, the zero point of the reduction gear shaft net torque is set to a special crank angle determined by the mechanical constant of the pump jack. Since the fixed point is fixed, the zero-cross point of the secondary current of the induction motor 1 is also fixed with respect to the crank angle, and the problem is solved by applying this property.
【0010】図8はポンプジャックが100%速度で正
常運転をしている時の誘導電動機1の二次電流とロッド
位置をクランク角度(θ’ベース)に対してプロットし
た例である。この図において、本発明にては、A点(0
deg)からB点(180deg)迄の実際のダウンス
トロークに対して、A’点(二次電流ゼロクロス点)か
らB点迄を基準サイクル時間とし次式にて求めている。 T E =(TS/2)+(△θ/Vo)=(1/S){30+(△θ/6.0)} (sec) …(1) 但し、 T E :二次電流の平均値又は実効値を演算するための基
準ダウンストローク時間 (sec) TS:ポンプジャックストローク時間=60/S (sec) S:ポンプジャックストローク速度(spm) Vo:平均クランク回転速度=360/TS=6.0×S(deg/sec) △θ:二次電流のゼロクロス点に一致するクランク角度
とアップストロークエンドのクランク角度間の相差角
(deg):(ポンプジャックの機械設計諸元によって既
知) したがって、ポンプジャックが運転中に、各ストローク
サイクル毎にA’点を検出できれば、その時点から、T
E秒間、二次電流の微小時間△t(sec)毎の二次電流瞬
時値又は二次電流瞬時の2乗値を積算することによっ
て、それぞれ、実効値又は平均値を次式で求めることが
可能である。 I2RMS={Σ(I2t 2×△t)/TE}1/2 (A)…(2) I2AV=Σ(I2t×△t)/TE (A)…(3) 但し、 I2t:時刻tにおける二次電流の瞬時値(A) △t:積分演算のための微小時間(sec)FIG. 8 is an example in which the secondary current and the rod position of the induction motor 1 when the pump jack is operating normally at 100% speed and the rod position are plotted against the crank angle (θ ′ base). In this figure, in the present invention, point A (0
deg) to the point B (180 deg) with respect to the actual downstroke, the point from the point A '(secondary current zero cross point) to the point B is determined as a reference cycle time, and is obtained by the following equation. T E = (T S /2)+(△θ/Vo)=(1/S){30+(△θ/6.0)} (sec)… (1) where T E : average value of secondary current Or, the reference down stroke time for calculating the effective value (sec) T S : Pump jack stroke time = 60 / S (sec) S: Pump jack stroke speed (spm) Vo: Average crank rotation speed = 360 / T S = 6.0 × S (deg / sec) Δθ: phase difference angle (deg) between the crank angle at the zero cross point of the secondary current and the crank angle at the end of the upstroke: (known by the mechanical design specifications of the pump jack) If point A ′ can be detected for each stroke cycle while the pump jack is operating,
By integrating the instantaneous value of the secondary current or the square value of the instantaneous secondary current at every minute time Δt (sec) of the secondary current for E seconds, the effective value or the average value can be obtained by the following equation, respectively. It is possible. I 2RMS = {Σ (I 2t 2 × △ t) / T E 1/2 (A) (2) I 2AV = Σ (I 2t × △ t) / T E (A) (3) I 2t : instantaneous value of secondary current at time t (A) Δt: minute time for integration operation (sec)
【0011】次に、A’点の検出方法について述べる。
A’点は、アップストローク終了前のロッドトルクゼロ
の点であり、ダウンストローク終了付近のロッドトルク
ゼロ点と区別しなければならない。このため本発明では
二次電流の方向と大きさ並びにそれら信号の論理操作を
応用する。今、誘導電動機1が電動側トルクを発生して
いる場合を二次電流のプラスとして設計した場合の例で
説明する。ポンプジャックのダウンストローク側の運転
によって、誘導電動機1は制動トルクを発生し、二次電
流はマイナスになるためこれを記憶する。次にポンプジ
ャックがアップストローク側に移行したことを検出する
ために、実際の二次電流が50%以上となったことを検
出する手段を設ける。二次電流のマイナスの記憶と、こ
の二次電流が50%以上のAND論理により、ポンプジ
ャックが確かにダウンストロークからアップストローク
に移ったことを検出記憶する。したがって、この時点か
ら後に二次電流がプラスからゼロ、マイナスに移る時の
ゼロ点は上記のA’点であり、公知の論理操作によって
容易に検出可能である。なお、参考として図9に、以上
に述べた二次電流の瞬時値の平均値、実効値の計算フロ
ーを示している。図2の演算器41は、以上に述べた演
算、記憶、論理制御の機能を持った演算器である。次
に、二次電流のゼロクロス点がポンプジャックの機械的
定数によって決定されることを説明する。二次電流の瞬
時値は正味減速機軸トルクに正比例した値であり、その
ゼロクロス点は次の正味減速機軸トルクの式のゼロを与
える点である。 TL=WPR・TF+LC・WCB・cos(d-θ)=WPR・TF+TCB (kg-m) …(4) 但し、 TL:正味減速機軸トルク(kg-m) WPR:ポリッシド荷重(kg) TF:ポンプジャックのトルクファクタ(m) LC:カウンタバランスの回転半径(m) WCB:カウンタバランスの重量(kg) d:カウンタバランス効果が最大になる角度に一致する
必要な位相角(deg) TCB:カウンタバランストルク
(kg-m) (4)式のTFは、ポンプジャックのリンク機構による
機械定数と、クランク回転角によって決定される。例え
ば、ポンプユニットAPIC456−304−120で
は、182.1degと、366.0degにてTFは
ゼロになっている。また、他の例で、APIC114−
143−64では、184.9degと、358.1d
egにてTFはゼロになっている。但し、このTFを与
える角度は、θ’ベースで表されている。したがって、
もし、クランク角度もθに変えてθ’で表すならば、
(4)式の第2項TCBは、180degと360deg
でゼロになる。つまり、TFのゼロ点とTCBのゼロ点は
非常に近くなる。したがって、TLゼロの点、つまり、
二次電流のゼロ点はポンプジャックの機械的定数によっ
て決定される特定の値に固定されることになる。即ち、
前述の方法でA’点を検出すれば、クランク角度を検出
するための機械的又は磁気的センサは必要でなくなる。
ポンプジャックの各サイクル毎の誘導電動機1の二次電
流の平均値、実効値によって、ポンプオフ又はノーポン
プオフを検出するための基準値は既に述べたように、例
えば図6の容積効率63.7%の各速度に対応した電流
値を設定することで可能である。図2の二次電流基準発
生器42の内部には図6の様なデータが記憶されてお
り、図示の様に速度の信号によって選択される様になっ
ている。Next, a method of detecting the point A 'will be described.
Point A 'is a point at which the rod torque is zero before the end of the upstroke, and must be distinguished from a rod torque zero point near the end of the downstroke. For this purpose, the present invention applies the direction and magnitude of the secondary current and the logical operation of those signals. Now, an example in which the case where the induction motor 1 is generating electric-side torque is designed as a plus of the secondary current will be described. The operation of the pump jack on the down-stroke side causes the induction motor 1 to generate a braking torque, and the secondary current becomes negative, which is stored. Next, in order to detect that the pump jack has shifted to the up stroke side, there is provided means for detecting that the actual secondary current has become 50% or more. The negative memory of the secondary current and the AND logic of the secondary current of 50% or more detect and store that the pump jack has certainly shifted from the down stroke to the up stroke. Therefore, the zero point when the secondary current changes from plus to zero or minus after this point is the above-mentioned point A ', which can be easily detected by a known logical operation. For reference, FIG. 9 shows a flow of calculating the average value and the effective value of the instantaneous values of the secondary current described above. The arithmetic unit 41 in FIG. 2 is an arithmetic unit having the above-described functions of operation, storage, and logic control. Next, the fact that the zero-cross point of the secondary current is determined by the mechanical constant of the pump jack will be described. The instantaneous value of the secondary current is a value that is directly proportional to the net reduction gear shaft torque, and its zero-crossing point is the point at which the next net reduction gear shaft torque gives zero. T L = W PR・ TF + L C・ W CB・ cos (d-θ) = W PR・ TF + T CB (kg-m)… (4) where T L is the net reduction gear shaft torque (kg-m ) W PR : police load (kg) TF: pump jack torque factor (m) L C : counterbalance turning radius (m) W CB : counterbalance weight (kg) d: angle at which counterbalance effect is maximized Required phase angle (deg) T CB : counterbalance torque (kg-m) The TF in equation (4) is determined by the mechanical constant of the pump jack link mechanism and the crank rotation angle. For example, in the pump unit APIC456-304-120, the TF is zero at 182.1 deg and 366.0 deg. In another example, APIC114-
In 143-64, 184.9 deg and 358.1 d
At eg, the TF is zero. However, the angle at which this TF is given is expressed on a θ ′ basis. Therefore,
If the crank angle is also represented by θ 'instead of θ,
The second term T CB in equation (4) is 180 deg and 360 deg
And becomes zero. That is, the zero point of TF and the zero point of T CB are very close. Therefore, the point at T L zero, that is,
The zero point of the secondary current will be fixed at a specific value determined by the mechanical constant of the pump jack. That is,
If the point A 'is detected by the above-described method, a mechanical or magnetic sensor for detecting the crank angle is not required.
As described above, the reference value for detecting pump-off or no-pump-off based on the average value and effective value of the secondary current of the induction motor 1 for each cycle of the pump jack is, for example, 63.7 in FIG. % Can be set by setting the current value corresponding to each speed. The data as shown in FIG. 6 is stored in the secondary current reference generator 42 shown in FIG. 2, and is selected by a speed signal as shown in the figure.
【0012】[0012]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ロッド荷重センサとマイクロコンピュータから構成され
る従来の高価なダイナグラフカードシステムを使用する
ことなく、ポンプジャックの速度制御のために使用する
インバータのなかにポンプオフ制御のソフトウェアを組
み込むことで、安価になるのみならず、正確なポンプオ
フの検出ができる。また、ポンプジャックの速度を制御
するようにしているので、ポンプオフの検出によって、
ポンプジャックの速度をポンプオフがない状態まで低下
させることができる。これにより、ダウンホールポンプ
やサッカロッド系に無理を与えることなく、油井の継続
的な生産を行なうことができる。即ち、一定速度駆動の
従来のポンプジャックを適用した油井に比べ、由井の生
産性を高め且つ設備の安全性を向上できる効果を奏で
る。また、浮遊ガスの増加、あるいは油井レベルの低下
等の比較的長い時間の経過に伴う油井の状況の変化に対
応して、事前にダウンホールポンプの最大速度を設定す
ることができるので、ポンプオフになる可能性を低下せ
しめることが可能となり、それだけ、油井の安定な可動
に寄与できる。As described above, according to the present invention,
Inexpensive by incorporating pump-off control software in the inverter used for pump jack speed control without using a conventional expensive dynagraph card system consisting of a rod load sensor and microcomputer In addition, accurate pump-off detection can be performed. In addition, since the speed of the pump jack is controlled, the detection of pump off causes
The pump jack speed can be reduced to a state where there is no pump off. Thereby, continuous production of the oil well can be performed without giving excessive force to the downhole pump and the sucker rod system. That is, as compared with an oil well to which a conventional pump jack driven at a constant speed is applied, it is possible to increase the productivity of the well and improve the safety of the equipment. In addition, the maximum speed of the downhole pump can be set in advance in response to changes in oil well conditions over a relatively long period of time, such as an increase in suspended gas or a decrease in oil well level. It is possible to reduce the possibility of the oil well, thereby contributing to the stable operation of the oil well.
【図1】本発明に係るポンプオフ制御方法の実施の形態
の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a pump-off control method according to the present invention.
【図2】図1のポンプオフ制御装置の詳細な構成を示す
ブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a pump-off control device of FIG. 1;
【図3】ポンプジャックの各サイクル毎の誘導電動機の
二次電流の瞬時値の平均値、実効値によるポンプオフ検
出の方法を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a method of detecting pump-off based on an average value and an effective value of instantaneous values of a secondary current of an induction motor for each cycle of a pump jack.
【図4】ポンプジャックの各サイクル毎の誘導電動機の
二次電流の瞬時値の平均値、実効値によるポンプオフ検
出の方法を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a method of detecting pump-off based on an average value and an effective value of instantaneous values of a secondary current of an induction motor in each cycle of a pump jack.
【図5】ポンプジャックの各サイクル毎の誘導電動機の
二次電流の瞬時値の平均値、実効値によるポンプオフ検
出の方法を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a method of detecting pump-off based on an average value and an effective value of instantaneous values of the secondary current of the induction motor for each cycle of the pump jack.
【図6】ポンプジャックの各サイクル毎の誘導電動機の
二次電流の瞬時値の平均値、実効値によるポンプオフ検
出の方法を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a method of detecting pump-off based on an average value and an effective value of instantaneous values of a secondary current of the induction motor for each cycle of the pump jack.
【図7】ポンプジャックの各サイクル毎の誘導電動機の
二次電流の瞬時値の平均値、実効値によるポンプオフ検
出の方法を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a method of detecting pump-off based on an average value and an effective value of instantaneous values of a secondary current of the induction motor for each cycle of the pump jack.
【図8】ポンプジャックの各サイクル毎の誘導電動機の
二次電流の瞬時値の平均値、実効値によるポンプオフ検
出の方法を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a method of detecting pump-off based on an average value and an effective value of instantaneous values of the secondary current of the induction motor for each cycle of the pump jack.
【図9】二次電流の瞬時値の平均値、実効値計算過程を
示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing a process of calculating the average value and the effective value of the instantaneous values of the secondary current.
1 誘導電動機 2 速度検出器 3 ベクトル制御インバータ 4 ポンプオフ制御装置 41 演算器 42 二次電流基準発生器 43 比較器 44 出力リレー 45 シーケンサ 46 速度指令関数発生器 47 主速度設定器 48 速度指令切替器 49 速度指令器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Induction motor 2 Speed detector 3 Vector control inverter 4 Pump-off control device 41 Computing unit 42 Secondary current reference generator 43 Comparator 44 Output relay 45 Sequencer 46 Speed command function generator 47 Main speed setting unit 48 Speed command switch 49 Speed commander
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 哲雄 福岡県北九州市八幡西区小鷺田町13−20 有限会社システム技研内 (72)発明者 リチャード・エル・プラット アメリカ合衆国 オハイオ州 45014 フ ェアフィールド ハーウッドコート 9823 ピー・オー・ボックス9039 エレクトリ ック・モータ・システムズ・インコーポレ イテッド内 (72)発明者 ブライアン・マッキノン カナダ国 アルバータ州 ティー2シー3 シー6 カルガリ 76 アベニュー サウ スイースト 5115 ワーマック エレクト リック(1994)・リミテッド内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Tetsuo Kono 13-20 Kosita-cho, Yawatanishi-ku, Kitakyushu-city, Fukuoka Prefecture (72) Inventor Richard El Prat 45014 Fairfield Harwood Court, Ohio USA 9823 P.O. Box 9039 Electric Motor Systems, Inc. (72) Inventor Brian McKinnon Alberta, Canada T2 Sea 3 Sea 6 Calgary 76 Avenue South East 5115 Warmac Electric (1994) Limited
Claims (4)
可変電圧、可変周波数電源のインバータで速度制御する
ようにしたポンプジャック駆動系のポンプオフ制御方法
において、 前記誘導電動機の速度と二次電流の瞬時値を検出し、 前記ポンプジャックの各サイクル毎のダウンストローク
時間を検出し、 各サイクル毎のダウンストローク時間における前記誘導
電動機の二次電流の瞬時値の平均値又は実効値を演算
し、 演算した前記誘導電動機の二次電流の瞬時値の平均値又
は実効値と比較するための前記誘導電動機の二次電流の
平均値基準値又は実効値基準値を設定し、 前記二次電流の瞬時値の平均値又は実効値と平均値基準
値又は実効基準値を各サイクルのダウンストローク終了
後に比較し、 前記平均値基準値より瞬時値の平均値が大きい場合又は
前記実効値基準値より瞬時値の実効値が大きい場合にポ
ンプオフ発生を検出することを特徴とするポンプオフ制
御方法。1. A pump-off control method for a pump jack drive system in which an induction motor for driving a pump jack is speed-controlled by an inverter of a variable voltage and variable frequency power supply, wherein a speed of the induction motor and an instantaneous value of a secondary current are provided. Detecting the downstroke time of each cycle of the pump jack, calculating the average or effective value of the instantaneous value of the secondary current of the induction motor in the downstroke time of each cycle, and calculating the calculated An average value or an effective value reference value of the secondary current of the induction motor for comparison with an average value or an effective value of the instantaneous value of the secondary current of the induction motor, and an average of the instantaneous value of the secondary current is set. After the downstroke of each cycle is completed, the average value of the instantaneous value is larger than the average value reference value or the effective value. A pump-off control method, wherein a pump-off occurrence is detected when the instantaneous value is greater than the effective value reference value.
値又は実効値基準値をポンプジャックのポンプ速度に対
応した値に設定することを特徴とする請求項1記載のポ
ンプオフ制御方法。2. The pump-off control method according to claim 1, wherein an average value reference value or an effective value reference value of the secondary current of the induction motor is set to a value corresponding to a pump speed of a pump jack.
条件を複数回以上連続して検出した場合には、ポンプジ
ャック速度を予め設定された速度だけ低下せしめるよう
に制御し、その低下した速度に対応した新たな二次電流
の平均値基準値又は実効値基準値を設定し、その時点以
後のタウンストロークにおける実際の二次電流の瞬時値
の平均値又は実効値を演算して、この演算した値と該設
定基準値とを比較し、前記演算した値が該設定基準値よ
り大きい場合にはその低下せしめられた速度において尚
ポンプオフ条件が存在していることとして検出し、この
動作が連続して複数回以上検出された場合にはポンプジ
ャック速度を予め設定された速度だけ更に低下せしめる
ように制御し、速度に対応した平均値基準又は実効値基
準とその速度における実際の二次電流瞬時値の演算平均
値又は演算実効値を順次比較してポンプオフを検出して
いる間はポンプジャックの速度を順次段階的に降下せし
めるように制御することを特徴とする請求項1又は2に
記載のポンプオフ制御方法。3. When the pump-off condition is detected more than once consecutively after the downstroke is completed, the pump jack speed is controlled to decrease by a preset speed, and a new pump jack speed corresponding to the reduced speed is controlled. The average value or the effective value reference value of the secondary current is set, and the average value or the effective value of the instantaneous value of the actual secondary current in the town stroke after that point is calculated. When the calculated value is larger than the set reference value, it is detected that the pump-off condition still exists at the reduced speed, and this operation is continuously performed a plurality of times. If the above is detected, control is performed so that the pump jack speed is further reduced by a preset speed, and the average value or effective value reference corresponding to the speed and the speed are used. And controlling the pump jack speed to decrease gradually in steps while the pump-off is detected by sequentially comparing the calculated average value or the calculated effective value of the actual secondary current instantaneous value. Item 3. The pump-off control method according to item 1 or 2.
た速度だけ速度を低下させ、ポンプジャックがこの新し
い速度で運転している状態で、連続して複数回以上、ポ
ンプオフ条件の検出がなかった場合には、この速度にて
ポンプオフ条件が解除されたものとしてポンプオフ解除
を検出し、ポンプオフ検出によって低下させた速度分だ
け速度を上昇せしめ、この上昇した速度に対応した新た
な二次電流の平均値基準又は実効値基準を設定し、その
時点以降のダウンストロークにおける実際の二次電流の
瞬時値の平均値又は実効値を演算して、この演算した値
と該設定基準値とを比較することにより、前記演算した
値が該設定基準値より小さい場合には、その上昇せしめ
られた速度において尚ポンプオフ条件が解除されている
こととして検出し、この動作が連続して複数回以上検出
された場合にはポンプジャック速度を予め設定された速
度だけ更に上昇せしめるように制御し、速度に対応した
平均値基準又は実効値基準とその速度における実際の二
次電流順次値の演算平均値又は演算実効値を順次比較し
てポンプジャック条件が検出される速度迄ポンプジャッ
ク速度を順次、段階的に上昇せしめるように制御するこ
とを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のポン
プオフ制御方法。4. A pump-off condition is detected, the speed is reduced by a preset speed, and no pump-off condition is detected more than once continuously while the pump jack is operating at the new speed. In this case, the pump-off condition is canceled at this speed, the pump-off release is detected, the speed is increased by the speed reduced by the pump-off detection, and the average of the new secondary current corresponding to the increased speed is increased. Setting a value reference or an effective value reference, calculating the average value or the effective value of the instantaneous value of the actual secondary current in the downstroke after that time, and comparing the calculated value with the set reference value. Thus, when the calculated value is smaller than the set reference value, it is detected that the pump-off condition is still released at the increased speed, If this operation is continuously detected more than once, the pump jack speed is controlled to be further increased by a preset speed, and the average value reference or the effective value reference corresponding to the speed and the actual value at that speed are controlled. 2. The control method according to claim 1, wherein the pump average speed is sequentially increased gradually until the pump jack condition is detected by comparing the calculated average value or the calculated effective value of the secondary current sequential values. The pump-off control method according to any one of claims 1 to 3.
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|---|---|---|---|
| JP29719197A JP4069332B2 (en) | 1997-10-29 | 1997-10-29 | Pump-off control method |
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|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-10-29 JP JP29719197A patent/JP4069332B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP4069332B2 (en) | 2008-04-02 |
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