隨著我國(guó)油田的不斷發(fā)展，稠油開(kāi)采規(guī)模越來(lái)越大。地面驅(qū)動(dòng)抽油泵是稠油開(kāi)采的重要生產(chǎn)方式。然而，變頻調(diào)速螺桿泵采油中存在的諸多問(wèn)題制約了r的進(jìn)一步發(fā)展。具體表現(xiàn)為：(1)地面驅(qū)動(dòng)有桿泵啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速瞬間升高，抽油桿產(chǎn)生較大慣性扭矩，導(dǎo)致抽油桿承受的扭矩大于抽油桿額定扭矩，抽油桿容易斷裂。(2)變頻調(diào)速螺桿泵關(guān)閉時(shí)，抽油桿扭矩載荷瞬間釋放，抽油桿快速反轉(zhuǎn)，容易造成抽油桿跳閘。(3)有桿泵井生產(chǎn)參數(shù)調(diào)整困難，管理不便。為解決馬達(dá)-桿運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，我們利用變頻器、蝸桿泵轉(zhuǎn)速-扭矩傳感器等設(shè)備研制了蝸桿泵變頻閉環(huán)自動(dòng)控制裝置，解決了變頻調(diào)速螺桿泵生產(chǎn)問(wèn)題，使變頻調(diào)速螺桿泵稠油開(kāi)采取得了令人滿(mǎn)意的效果。
變頻調(diào)速螺桿泵變頻閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理螺桿泵變頻閉環(huán)自動(dòng)控制裝置包括蝸桿泵、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器、單片機(jī)數(shù)據(jù)采集器、HD調(diào)節(jié)器、變頻控制系統(tǒng)(主要由變頻器、主控制電路和輔助電路組成)和輔助儀表。如iu標(biāo)定塊相交控制系統(tǒng)圖所示，安裝在蝴蝶桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置扭矩鉗下的鉺收集器鎘泵的鎘泵變頻閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)框圖通過(guò)信號(hào)調(diào)理和a/d轉(zhuǎn)換將實(shí)時(shí)測(cè)量的光桿轉(zhuǎn)速扭矩等生產(chǎn)參數(shù)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)數(shù)據(jù)收集器，當(dāng)蝴蝶桿泵軸的光桿扭矩遠(yuǎn)低于設(shè)定值wai時(shí)，變頻裝置自動(dòng)提高蝴蝶桿泵轉(zhuǎn)速；當(dāng)實(shí)際扭矩接近或達(dá)到設(shè)定值結(jié)構(gòu)時(shí)，螺桿泵轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定。當(dāng)實(shí)際光桿扭矩遠(yuǎn)大于設(shè)定值時(shí)，變頻裝置自動(dòng)降低螺桿泵的轉(zhuǎn)速，保證抽油泵的安全高效生產(chǎn)。自動(dòng)控制系統(tǒng)具有軟啟動(dòng)和軟停止功能。軟啟動(dòng)功能可以延長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間，減小慣性扭矩，防止抽油桿因瞬時(shí)扭矩過(guò)大而被擰下。軟停止功能可以延長(zhǎng)停止時(shí)間，使抽油桿扭矩緩慢釋放，防止抽油桿扭矩因快速釋放而脫扣。
轉(zhuǎn)速扭矩傳感器該儀器可同時(shí)檢測(cè)抽油井抽油桿所承受的轉(zhuǎn)速和扭矩的變化。其工作原理如下：(1)扭矩傳感器：空心圓柱體作為彈性變形元件，扭矩軸承元件安裝在圓柱體上。當(dāng)扭矩作用在傳感器上時(shí)，應(yīng)變儀隨空心圓柱體變化，引起電阻值變化，將機(jī)械變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)變化，然后將電信號(hào)放大整形為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。(2)轉(zhuǎn)速傳感器: r傳感器氣缸上安裝有圓形光學(xué)碼盤(pán)。當(dāng)傳感器圓柱體旋轉(zhuǎn)一次時(shí)，帶動(dòng)光碼盤(pán)旋轉(zhuǎn)，切割光電管輸出100個(gè)脈沖信號(hào)，計(jì)算每分鐘脈沖總數(shù)，確定螺桿泵井轉(zhuǎn)速。

從變送器接收到被測(cè)電信號(hào)并與給定信號(hào)進(jìn)行比較后，通過(guò)PID運(yùn)算電路計(jì)算偏差信號(hào)，輸出0v直流電壓到變頻器，自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程。