游梁式抽油机驱动电机状态分析与控制

游梁式抽油机驱动电机状态分析与控制

第一节 理论推导

一、 谐波治理

电网功率函数 ,电机功率函数 ,储放元件功率 ; 则 + + =0 1.1 = 1.2 0 0 =01.3 0

在无储放元件时的情形，电网简化为交变电源 V，电机简化为可变电感 :

则 U V =

（t） t

1.4

若电机转子角速度ω →励磁电流I →绕阻电动势E t ;

E t 可经傅立叶分解，得出各次谐波。

3.谐波向量空间 引：容感代数 容感动力分析

电容电感人工神经网络 二、 抽油机力学分析

1、

驴头极坐标方程

1.5

弧线积分 ω1.6 0

由变速箱、驴头，抽油杆可导出等效力臂 ，电机的力矩为转速的函数 ， 抽油杆和油液等效质量 ，其加速度可由驴头角速度得出 → ；转矩方程： = （ + ） 1.7 三、渗流方程

为了简化起见，先不考虑含水量；油层渗压 ，油层油泵间隙油量 ，油泵油量 ；

油层渗速 → ∝ 1 ，

1

四杆链动机构

，t 1.8

t+ t

间隙油量 ∝

1 ，

1 1

1

，t dt1.9

间隙油泵渗速 → ∝ 2 ，油泵油量 ∝

t+ t

，t 1.10 ，t dt1.11

2 ，

油泵向油管渗速 p→ ∝ 3 ，t 1.12 油泵油管渗量 ∝

四、可变积分域动态规划

在 空间中存在一组函数 ，相应的积分域为Ω ，通过调整Ω 使

∞ Ω 1.14 i=0

最大化。约束为一组包含 ，及其偏微分和随机变量R的方程组。

t+ t

3 p，t dt1.13

F ， +1， ， +L → +L+11.15 Ω ,Ω +1, ,Ω + →Ω + +11.16 五、抽油机工作循环时间区间划分

t0：抽油杆开始下降；

t1：上活舌打开，油泵向油管进油； t2：井筒活舌关闭，油层向层泵间隙渗油； t3：

t4：抽油杆到达下止点，油层继续向层泵间隙渗油；

t5：抽油杆上提，井筒舌头打开，层泵间隙向油泵渗油，直至回到上止点。 t6：回到上止点。 将时间变量代入积分式：

4

油泵油管渗量 ∝ 3 p，t dt1.17 t

1

t

油泵油量 ∝ 2 ，t

5

t6

1 1

，t dt1.18 ，t dt1.19

间隙油量 ∝ 1 ，t

2

t6

将1.19，1.18代入1.17

466油泵油管渗量 ∝ 1 ， 32ttt

1

5

2

ttt1

，t dt，

1

，t dt，t dt1.20

有一能效函数：

E ，当t趋向无穷大时，通过调整积分区间使其最大。

经过推导 ， +1 → ， +1 1.21

利用数值模拟可以得出最优电机转子角速度函数 O 。

六、抽油机工作循环关键点校准

经过一段时间后，实际工作状态会与理论数值发生错位，所以应利用人工神经网

对抽油机进行工况分析，专门设立一个委员会机进行关键点校准。

七、利用人工神经网对最优角速度进行学习

将 O 离散化 O ，并反推电机 ， ，变成对电参量序列的学习，取 0， ， ; 0， ， 加入神经网，调整权值使神经网输出 +1； +1 . 八、神经网对环境变量的学习

神经网还要对油井参数，环境变量，电网状态进行学习，需要有多个委员会机：

九、（引伸）抽油机传动皮带的拓扑动力学

旨在解决皮带老化和环境温度变化，引起的动力学特性改变。 十、工作循环闭链最小有限群方案（略） 十一、面向算法的电路设计（引伸）

二零一一年一月十五日