抽油機故障的診斷方法和系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種抽油機故障的診斷方法和系統，屬于石油開采領域。所述方法包括：獲取驅動電機的功率數據；根據小波函數對功率數據進行分析，得到抽油機的信號；根據信號對抽油機進行故障診斷。所述系統包括：功率數據得到模塊，用于得到驅動電機的功率數據，將功率數據發送到診斷模塊；診斷模塊，用于根據小波函數對功率數據得到模塊發送的功率數據進行分析，得到抽油機的信號，根據信號對抽油機進行故障診斷。本發明通過上述技術方案，根據小波函數對功率數據進行分析，得到抽油機的信號，根據信號對抽油機進行故障診斷，從而提高了故障診斷的準確性，擴大了故障診斷的檢測范圍。
【專利說明】抽油機故障的診斷方法和系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油開采領域，特別涉及一種抽油機故障的診斷方法和系統。
【背景技術】
[0002]在目前的石油開采過程中，抽油機采油是最重要的環節之一，它的運行狀況是否為故障狀況將直接影響到油田的產量，如果對運行中的故障狀況不及時發現并處理可能會造成巨大的損失，因此在實際應用中，需要對抽油機的故障狀況進行診斷。
[0003]現有技術一提供的抽油機故障的診斷方法中，采用人工巡視的方式進行，在巡視過程中，通過人工經驗對抽油機可能發生的故障進行初判，然后再進一步核實確定抽油機的故障；現有技術二提供的抽油機故障的診斷方法中，對抽油機的驅動電機、減速器、曲柄旋轉角度、游梁上下位移、抽油桿載荷和井口的原有溫度及壓力等參數進行實時監測，將監測到的各種參數與該種參數的經驗值和基于該種參數的理論計算值進行比較，根據比較結果進行故障的診斷。
[0004]在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題:
[0005]由于現有技術一通過人工巡視的方式，并結合人工經驗對抽油機故障進行診斷，導致效率低、可靠性差、不能做到實時檢測，從而遠遠不能適應油田生產發展的需要；由于現有技術二通過對抽油機和井口的各種參數進行實時監測，并結合各種參數的經驗值和基于各種參數的理論計算值來對抽油機故障進行診斷，導致故障診斷的方法不夠全面，準確性低。
【發明內容】
[0006]為了解決現有技術問題，本發明提供了一種抽油機故障的診斷方法和系統。所述技術方案如下:
[0007]—方面，提供了一種抽油機故障的診斷方法，所述抽油機包括驅動電機、抽油桿、減速器和皮帶，其特征在于，所述方法包括:
[0008]獲取所述驅動電機的功率數據；
[0009]根據小波函數對所述功率數據進行分析，得到所述抽油機的信號；
[0010]根據所述信號對所述抽油機進行故障診斷。
[0011]優選地，所述根據小波函數對所述功率數據進行分析，得到所述抽油機的信號；根據所述信號對所述抽油機進行故障診斷，具體包括:
[0012]根據小波函數對所述功率數據進行分析，得到所述驅動電機的功率信號、所述抽油桿振動的頻率信號、所述減速器振動的頻率信號和所述皮帶振動的頻率信號；
[0013]根據所述驅動電機的功率信號，得到所述驅動電機的功率信號的總能量Al ；
[0014]根據所述抽油桿振動的頻率信號，得到所述抽油桿振動的頻率信號的平均能量B1、最大能量B2和最大能量出現的角度B3 ；
[0015]根據所述減速器振動的頻率信號，得到所述減速器振動的頻率信號的平均能量Cl、最大能量C2和最大能量出現的角度C3 ；
[0016]根據所述皮帶振動的頻率信號，得到所述皮帶振動的頻率信號的平均能量D1、最大能量D2和最大能量出現的角度D3 ；
[0017]如果所述B2/B1>2.5且B3>220，則液擊引起的抽油桿振動值為1，否則為O ;
[0018]如果所述C2/CD3.7且C3>220，則液擊引起的減速器振動值為1，否則為O ;
[0019]如果所述D2/DD3.7且D1/AD3.8且D3>220，則液擊引起的皮帶振動值為1，否則為O ;
[0020]如果所述D2/D1>3.7 且 D3>220 且 C2/C1>3.7 且 C3>220 且(C3_D3>21 或C3-D3〈-21)，則液擊引起的皮帶與減速器共同振動值為-1，否則為O ;
[0021]所述液擊引起的抽油桿振動值、所述液擊引起的減速器振動值、所述液擊引起的皮帶振動值、所述液擊引起的皮帶與減速器共同振動值之和為總液擊值，如果所述總液擊值大于1，則所述抽油機的液擊異常，否則，所述抽油機的液擊正常。
[0022]優選地，所述根據小波函數對所述功率數據進行分析，得到所述抽油機的信號；根據所述信號對所述抽油機進行故障診斷，具體包括:
[0023]根據小波函數對所述功率數據進行分析，得到所述驅動電機的功率信號和所述抽油桿振動的頻率信號；
[0024]根據所述驅動電機的功率信號，得到所述驅動電機的功率信號的總能量A ;
[0025]根據所述抽油桿振動的頻率信號，得到所述抽油桿振動的頻率信號的平均能量BI ;
[0026]如果所述(Bl/A-20)/10+0.99>1，則所述抽油機的抽油桿異常，否則，所述抽油機的抽油桿正常。
[0027]優選地，所述根據小波函數對所述功率數據進行分析，得到所述抽油機的信號；根據所述信號對所述抽油機進行故障診斷，具體包括:
[0028]根據小波函數對所述功率數據進行分析，得到所述驅動電機的功率信號和所述減速器振動的頻率信號；
[0029]根據所述驅動電機的功率信號，得到所述驅動電機的功率信號的總能量A ;
[0030]根據所述減速器振動的頻率信號，得到所述減速器振動的頻率信號的平均能量Cl和最大能量C2 ；
[0031]如果所述C2/C1M，則減速器的第一振動指數E為(C2/Cl_4)/2，否則為O ;
[0032]如果所述Cl/A>10，則減速器的第二振動指數為(Cl/A-15) /8+E+0.99，否則為O ;
[0033]如果所述減速器的第二振動指數大于1，則所述抽油機的減速器異常，否則，所述抽油機的減速器正常。
[0034]優選地，所述根據小波函數對所述功率數據進行分析，得到所述抽油機的信號；根據所述信號對所述抽油機進行故障診斷，具體包括:
[0035]根據小波函數對所述功率數據進行分析，得到所述抽油機的驅動電機的功率信號和所述皮帶振動的頻率信號；
[0036]根據所述抽油機的驅動電機的功率信號，得到所述驅動電機的功率信號的總能量A ；
[0037]根據所述皮帶振動的頻率信號，得到所述皮帶振動的頻率信號的平均能量Dl和最大能量D2 ；
[0038]如果所述(Dl/A-4) X0.6_ (D2/D1-4)/3+0.99>2，則所述抽油機的皮帶異常，否則，所述抽油機的皮帶正常。
[0039]優選地，所述小波函數為DB4小波函數。
[0040]優選地，所述獲取所述驅動電機的功率數據，具體包括:
[0041]得到所述抽油機的驅動電機的電壓數據；
[0042]得到所述抽油機的驅動電機的電流數據；
[0043]將所述電壓數據和電流數據做乘法運算，獲取所述驅動電機的功率數據。
[0044]另一方面，提供了一種抽油機故障的診斷的系統，所述抽油機包括驅動電機、抽油桿、減速器和皮帶，其特征在于，所述系統包括:
[0045]功率數據得到模塊，用于得到所述驅動電機的功率數據，將所述功率數據發送到所述診斷模塊；
[0046]診斷模塊，用于根據小波函數對所述功率數據得到模塊發送的功率數據進行分析，得到所述抽油機的信號，根據所述信號對所述抽油機進行故障診斷。
[0047]優選地，所述功率數據得到模塊包括:
[0048]第一采集單元，對驅動電機的電壓數據進行采集，得到電壓采集數據；
[0049]第二采集單元，對驅動電機的電流數據進行采集，得到電流采集數據；
[0050]計算單元，將所述第一采集單元發送的電壓采集數據和所述第二采集單元發送的電流采集數據做乘法運算，得到驅動電機的功率數據，將所述功率數據發送到所述診斷模塊。
[0051]優選地，所述診斷模塊具體包括:
[0052]液擊診斷單元，用于根據小波函數對所述功率數據得到模塊發送的功率數據進行分析，得到所述驅動電機機的功率信號、所述抽油桿振動的頻率信號、所述減速器診斷的頻率信號和所述皮帶振動的頻率信號，根據所述信號對抽油機的液擊進行故障診斷；和/或
[0053]抽油桿診斷單元，用于根據小波函數對所述功率數據得到模塊發送的功率數據進行分析，得到所述驅動電機的功率信號和所述抽油桿振動的頻率信號，根據所述信號對抽油機的抽油桿進行故障診斷；和/或
[0054]減速器診斷單元，用于根據小波函數對所述功率數據得到模塊發送的功率數據進行分析，得到所述驅動電機的功率信號和所述減速器振動的頻率信號，根據所述信號對所述抽油機的減速器進行故障診斷；和/或
[0055]皮帶診斷單元，用于根據小波函數對所述功率數據得到模塊發送的功率數據進行分析，得到所述驅動電機的功率信號和所述皮帶振動的頻率信號，根據所述信號對抽油機的皮帶進行故障診斷。
[0056]本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:
[0057]通過根據小波函數對功率數據進行分析，得到抽油機的信號，根據信號對抽油機進行故障診斷，從而提高了故障診斷的準確性，擴大了故障診斷的檢測范圍。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0058]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0059]圖1是本發明實施例一提供的一種抽油機故障的診斷方法流程圖；
[0060]圖2是本發明實施例二提供的一種抽油機故障的診斷方法流程圖；
[0061]圖3是本發明實施例二提供的驅動電機的功率數據曲線示意圖；
[0062]圖4是本發明實施例二提供的抽油機信號的曲線示意圖；
[0063]圖5是本發明實施例三提供的一種抽油機故障的診斷方法流程圖；
[0064]圖6是本發明實施例四提供的一種抽油機故障的診斷方法流程圖；
[0065]圖7是本發明實施例五提供的一種抽油機故障的診斷方法流程圖；
[0066]圖8是本發明實施例六提供的一種抽油機故障的診斷系統的結構示意圖；
[0067]圖9是本發明實施例六提供的功率數據得到模塊的結構示意圖；
[0068]圖10是本發明實施例六提供的診斷模塊的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0069]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0070]實施例一
[0071]抽油機包括驅動電機、抽油桿、減速器和皮帶，當抽油機在運行過程中出現故障時將導致抽油機的狀態參數偏離正常運轉時的參數曲線，所以對抽油機的狀態參數進行實時監測，根據檢測得到的參數對抽油機的運行狀況進行診斷。為此本實施例提供了一種抽油機故障的診斷方法，參見圖1，本實施例提供的方法流程具體如下:
[0072]101:獲取驅動電機的功率數據；
[0073]102:根據小波函數對功率數據進行分析，得到抽油機的信號；根據該信號對抽油機進行故障診斷。
[0074]具體地，該步驟的具體實現方式包括但不限于，根據小波函數對功率數據進行分析，得到驅動電機的功率信號、抽油桿振動的頻率信號、減速器振動的頻率信號和皮帶振動的頻率信號；
[0075]根據驅動電機的功率信號，得到驅動電機的功率信號的總能量Al ；
[0076]根據抽油桿振動的頻率信號，得到抽油桿振動的頻率信號的平均能量B1、最大能量B2和最大能量出現的角度B3 ；
[0077]根據減速器振動的頻率信號，得到減速器振動的頻率信號的平均能量Cl、最大能量C2和最大能量出現的角度C3 ；
[0078]根據皮帶振動的頻率信號，得到皮帶振動的頻率信號的平均能量D1、最大能量D2和最大能量出現的角度D3 ；
[0079]如果B2/BD2.5且B3>220，則液擊引起的抽油桿振動值為1，否則為O ;
[0080]如果C2/CD3.7且C3>220，則液擊引起的減速器振動值為1，否則為O ;
[0081]如果D2/DD3.7且D1/AD3.8且D3>220，則液擊引起的皮帶振動值為1，否則為O ;
[0082]如果D2/D1>3.7 且 D3>220 且 C2/C1>3.7 且 C3>220 且(C3_D3>21 或 C3_D3〈-21)，則液擊引起的皮帶與減速器共同振動值為-1，否則為O ;
[0083]液擊引起的抽油桿、減速器、皮帶、皮帶與減速器振動值之和為總液擊值，如果該總液擊值大于I，則抽油機的液擊異常，否則，抽油機的液擊正常。
[0084]具體地，根據小波函數對功率數據進行分析，得到驅動電機的功率信號和抽油桿振動的頻率信號；
[0085]根據驅動電機的功率信號，得到驅動電機的功率信號的總能量A ;
[0086]根據抽油桿振動的頻率信號，得到抽油桿振動的頻率信號的平均能量BI ；
[0087]如果(Bl/A-20)/10+0.99>1，則抽油機的抽油桿異常，否則，抽油機的抽油桿正
堂
巾O
[0088]具體地，根據小波函數對功率數據進行分析，得到驅動電機的功率信號和減速器振動的頻率信號；
[0089]根據驅動電機的功率信號，得到驅動電機的功率信號的總能量A ;
[0090]根據減速器振動的頻率信號，得到減速器振動的頻率信號的平均能量Cl和最大能量C2 ；
[0091]如果C2/CD4，則減速器的第一振動指數E為(C2/Cl_4)/2，否則為O ;
[0092]如果Cl/A>10，則減速器的第二振動指數為(Cl/A-15) /8+E+0.99，否則為O ;
[0093]如果減速器的第二振動指數大于1，則抽油機的減速器異常，否則，抽油機的減速
器正常。
[0094]具體地，根據小波函數對功率數據進行分析，得到抽油機的驅動電機的功率信號和皮帶振動的頻率信號；
[0095]根據抽油機的驅動電機的功率信號，得到驅動電機的功率信號的總能量A ;
[0096]根據皮帶振動的頻率信號，得到皮帶振動的頻率信號的平均能量Dl和最大能量D2 ；
[0097]如果(Dl/A-4) X0.6_ (D2/D1-4)/3+0.99>2，則抽油機的皮帶異常，否則，抽油機的
皮帶正常。
[0098]本實施例提供的方法，通過根據小波函數對功率數據進行分析，得到抽油機的信號，根據信號對抽油機進行故障診斷，從而提高了故障診斷的準確性，擴大了故障診斷的檢測范圍。
[0099]實施例二
[0100]本發明實施例提供了一種抽油機故障診斷的方法，結合上述實施例一的內容，參見圖2，本實施例提供的方法流程具體如下:
[0101]201:獲取驅動電機的功率數據；
[0102]針對該步驟，具體地，得到驅動電機的電壓數據；
[0103]得到驅動電機的電流數據；
[0104]將電壓數據和電流數據做乘法運算，獲取驅動電機的功率數據。
[0105]在實際應用中，在現場對抽油機的驅動電機的電壓數據和電流數據分別進行采集，將采集到的電壓數據和電流數據做乘法運算，得到驅動電機的功率數據，具體地可通過現有技術根據電壓數據和電流數據得到功率數據。例如，參見圖3，圖中所示功率數據曲線以得到的驅動電機的功率數據繪制而成。由于在油田的開采過程中，抽油機數量眾多，且分布范圍廣泛，為了對抽油機的運行狀況進行實時的監測，將得到的驅動電機的功率數據以無線電波的形式傳輸出去，以便實現遠程的實時監控，本實施例不對功率數據傳輸的方式進行限定，可以是無線傳輸形式，還可以是其他傳輸形式。
[0106]202:根據小波函數對功率數據進行分析，得到驅動電機的功率信號、抽油桿振動的頻率信號、減速器振動的頻率信號和皮帶振動的頻率信號；
[0107]針對該步驟，由于不同的小波函數對分析結果的誤差不同，為了減少誤差，在本發明實施例中根據小波函數DB4對圖3所示的功率數據進行分析，分析得到各種頻率的信號，由于抽油機在運行過程中，抽油桿、減速器和皮帶都會發生振動，都有相應的固有振動頻率，將固有振動頻率與分析得到的各種頻率的信號的頻率相對應，參見圖4，得到抽油機的驅動電機的功率信號、抽油桿振動的頻率信號、減速器振動的頻率信號和皮帶振動的頻率信號。
[0108]在根據小波函數DB4對功率數據進行分析的過程中，需要將小波函數的起始點與功率數據對齊，如果該功率數據的長度小于小波函數的長度，則需要對該功率數據進行擴展，使功率數據的長度與小波函數的長度一致，為了減少跳動干擾，在本發明實施例中，采用以該功率數據的最后一位對該功率數據不足的長度進行填充，使該功率數據的長度得到擴展。
[0109]例如，功率數據的長度為1500點，小波函數DB4的長度為1728點，功率數據的長度小于小波函數DB4的長度，則在150f 1728之間，用該功率數據的第1500個點的數據對該功率數據進行填充，擴展到1728個點。
[0110]203:根據該信號對抽油機進行故障診斷。
[0111]具體地，根據驅動電機的功率信號，得到驅動電機的功率信號的總能量A ；
[0112]根據抽油桿振動的頻率信號，得到抽油桿振動的頻率信號的平均能量B1、最大能量B2和最大能量出現的角度B3 ；
[0113]根據減速器振動的頻率信號，得到減速器振動的頻率信號的平均能量Cl、最大能量C2和最大能量出現的角度C3 ；
[0114]根據皮帶振動的頻率信號，得到皮帶振動的頻率信號的平均能量D1、最大能量D2和最大能量出現的角度D3 ；
[0115]如果B2/BD2.5且B3>220，則液擊引起的抽油桿振動值為1，否則為O ;
[0116]如果C2/CD3.7且C3>220，則液擊引起的減速器振動值為1，否則為O ;
[0117]如果D2/DD3.7且D1/AD3.8且D3>220，則液擊引起的皮帶振動值為1，否則為O ;
[0118]如果D2/D1>3.7 且 D3>220 且 C2/C1>3.7 且 C3>220 且(C3_D3>21 或 C3_D3〈-21)，則液擊引起的皮帶與減速器共同振動值為-1，否則為O ;
[0119]液擊引起的抽油桿振動值、液擊引起的減速器振動值、液擊引起的皮帶振動值、液擊引起的皮帶與減速器共同振動值之和為總液擊值，如果該總液擊值大于1，則抽油機的液擊異常，否則，抽油機的液擊正常。
[0120]例如，參見圖4，根據驅動電機的功率信號，得到驅動電機的功率信號的總能量，根據抽油桿振動的頻率信號，得到抽油桿振動的頻率信號的平均能量、最大能量和最大能量出現的角度；根據減速器振動的頻率信號，得到減速器振動的頻率信號的平均能量、最大能量、最大能量出現的角度；根據皮帶振動的頻率信號，得到皮帶振動的頻率信號的平均能量、最大能量和最大能量出現的角度；將總能量、平均能量、最大能量和最大能量出現的角度代入相應的公式計算抽油機的液擊值，從而得出抽油機的液擊是否異常。在實際應用中可以通過Excel建立相應的公式表達式，如果B2/B1>2.5且B3>220，則抽油桿的液擊為1，否則為 O 可以表達為 IF(AND(B2/B1>2.5，B3>220)，1,0);如果 C2/C1>3.7 且 C3>220，則減速器的液擊為1，否則為O可以表達為IF (AND (C3>220, C2/C1>3.7), I, O);如果D2/D1>3.7且D1/A1>3.8且D3>220，則皮帶的液擊為1，否則為O可以表達為IF (AND (D3>220, D2/Dl>3.7，D1/A1>3.8)，I, O);如果 D2/D1>3.7 且 D3>220 且 C2/C1>3.7 且 C3>220 且(C3_D3>21或C3-D3〈-21)，則皮帶與減速器的共同液擊為-1，否則為O可以表達為IF(AND (D3>220，D2/Dl>3.7，C3>220, C2/C1>3.7，ABS (C3-D3) >21)，-1，0)，其中，ABS (C3-D3)的意思為 C3-D3 之差。本實施例中不對根據信號獲得信號的平均能量、最大能量、總能量和最大能量出現的角度的具體實現方式進行限定，可以通過現有技術獲得，對公式的表達可以通過Excel的形式，還可以通過其他形式來表達，本實施例不對公式的具體表達形式進行限定。
[0121]為了顯示故障的損壞程度，還可以將抽油桿的液擊、減速器的液擊、皮帶的液擊、皮帶與減速器的共同液擊之和的值按不同閾值進行劃分，不同閾值對應著不同的損壞程度。
[0122]例如,將液擊引起的抽油桿振動值、液擊引起的減速器振動值、液擊引起的皮帶振動值、液擊引起的皮帶與減速器共同振動值之和的總液擊值值劃分為兩個閾值，分別為I和2，當得到的值< I時則抽油機的液擊正常，也就是無液擊；當得到的值大于I且小于2時，則抽油機的液擊為輕微異常，當得到的值> 2時則抽油機的液擊嚴重異常。閾值可以為I和2，還可以為其他值，本實施例不對閾值的值和數量進行限定。
[0123]本實施例提供的方法，通過根據小波函數對功率數據進行分析，得到抽油機的信號，根據信號對抽油機進行故障診斷，從而提高了故障診斷的準確性，擴大了故障診斷的檢測范圍。
[0124]實施例三
[0125]本發明實施例提供了一種抽油機故障診斷的方法，結合上述實施例一的內容，參見圖5，本實施例提供的方法流程具體如下:
[0126]301:獲取驅動電機的功率數據；
[0127]針對該步驟的具體實現方式，可參見實施例二中的步驟201描述的相關內容。
[0128]302:根據小波函數對功率數據進行分析，得到驅動電機的功率信號和抽油桿振動的頻率信號；
[0129]針對該步驟的具體實現方式，可參見實施例二中的步驟202描述的相關內容。
[0130]303:根據該信號對抽油機進行故障診斷。
[0131]根據驅動電機的功率信號，得到驅動電機的功率信號的總能量A ;
[0132]根據抽油桿振動的頻率信號，得到抽油桿振動的頻率信號的平均能量BI ；
[0133]如果(Bl/A-20)/10+0.99>1，則抽油機的抽油桿異常，否則，抽油機的抽油桿正
堂
巾O
[0134]例如:參見圖4，根據驅動電機的功率信號，得到驅動電機的功率信號的總能量，根據抽油桿振動的頻率信號，得到抽油桿振動的頻率信號的平均能量、最大能量和最大能量出現的角度；將總能量、平均能量、最大能量和最大能量出現的角度代入相應的公式計算抽油桿值，從而得出抽油桿是否異常。在實際應用中可以通過Excel建立相應的公式表達式，(Bl/A-20)/10+0.99>1，可以表達為(B1/A-20)/10+0.99>1，為了便于結果的比較，還可以將表達式(Bl/A-20)/10+0.99的結果進行取整數運算，由于取整數運算為向下取整數，所以相應的表達式變為INT ((Bl/A-20)/10+0.99?0o本實施例中不對根據信號獲得信號的平均能量、最大能量、總能量和最大能量出現的角度的具體實現方式進行限定，可以通過現有技術獲得，對公式的表達可以通過Excel的形式，還可以通過其他形式來表達，本實施例不對公式的具體表達形式進行限定。
[0135]為了顯示故障的損壞程度，還可以將抽油桿的值按不同閾值進行劃分，不同閾值對應著不同的損壞程度。
[0136]例如，將抽油桿的值劃分為兩個閾值，分別為I和2，當得到的值< I時則抽油機的抽油桿正常；當得到的值大于I且小于2時，則抽油機的抽油桿為輕微異常，當得到的值^ 2時則抽油機的抽油桿嚴重異常。閾值可以為I和2，還可以為其他值，本實施例不對閾值的值和數量進行限定。
[0137]本實施例提供的方法，通過根據小波函數對功率數據進行分析，得到抽油機的信號，根據信號對抽油機進行故障診斷，從而提高了故障診斷的準確性，擴大了故障診斷的檢測范圍。
[0138]實施例四
[0139]本發明實施例提供了一種抽油機故障診斷的方法，結合上述實施例一的內容，參見圖6，本實施例提供的方法流程具體如下:
[0140]401:獲取驅動電機的功率數據；
[0141]針對該步驟的具體實現方式，可參見實施例二中的步驟201描述的相關內容。
[0142]402:根據小波函數對功率數據進行分析，得到驅動電機的功率信號和減速器振動的頻率信號；
[0143]針對該步驟的具體實現方式，可參見實施例二中的步驟202描述的相關內容。
[0144]403:根據該信號對抽油機進行故障診斷。
[0145]根據驅動電機的功率信號，得到驅動電機的功率信號的總能量A ;
[0146]根據抽油桿振動的頻率信號，得到減速器振動的頻率信號的平均能量Cl和最大能量C2 ；
[0147]如果C2/C1M，則減速器的第一振動指數E為(C2/C1-4) /2，否則為O ;
[0148]如果Cl/A>10，則減速器的第二振動指數為(Cl/A-15) /8+E+0.99，否則為O ;
[0149]如果減速器的第二振動指數大于1，則抽油機的減速器異常，否則，抽油機的減速
器正常。
[0150]例如:參見圖4，根據驅動電機的功率信號，得到驅動電機的功率信號的總能量，根據減速器振動的頻率信號，得到減速器振動的頻率信號的平均能量、最大能量和最大能量出現的角度；將總能量、平均能量、最大能量和最大能量出現的角度代入相應的公式計算減速器值，從而得出減速器是否異常。在實際應用中可以通過Excel建立相應的公式表達式，如果C2/C1M，則減速器的第一振動指數E為(C2/C1-4) /2，否則為O可以表達為 IF((C2/C1>4)，(C2/Cl-4)/2，0);如果 Cl/A>10，則減速器的第二振動指數為(Cl/A-15)/8+E+0.99，否則為 O 可以表達為 IF (H2>10, ((H2-15) /8+IF ((12>4)，(12-4) /2，O) +0.99)，O)o
[0151]本實施例中不對根據信號獲得信號的平均能量、最大能量、總能量和最大能量出現的角度的具體實現方式進行限定，可以通過現有技術獲得，對公式的表達可以通過Excel的形式，還可以通過其他形式來表達，本實施例不對公式的具體表達形式進行限定。
[0152]本實施例提供的方法，通過根據小波函數對功率數據進行分析，得到抽油機的信號，根據信號對抽油機進行故障診斷，從而提高了故障診斷的準確性，擴大了故障診斷的檢測范圍。
[0153]實施例五
[0154]本發明實施例提供了一種抽油機故障診斷的方法，結合上述實施例一的內容，參見圖7，本實施例提供的方法流程具體如下:
[0155]501:獲取驅動電機的功率數據；
[0156]針對該步驟的具體實現方式，可參見實施例二中的步驟201描述的相關內容。
[0157]502:根據小波函數對功率數據進行分析，得到驅動電機的功率信號和皮帶振動的
頻率信號；
[0158]針對該步驟的具體實現方式，可參見實施例二中的步驟202描述的相關內容。
[0159]503:根據該信號對抽油機進行故障診斷。
[0160]根據抽油機的驅動電機的功率信號，得到驅動電機的功率信號的總能量A ;
[0161]根據皮帶振動的頻率信號，得到皮帶振動的頻率信號的平均能量Dl和最大能量D2 ；
[0162]如果(Dl/A-4) X0.6_ (D2/D1-4)/3+0.99>2，則抽油機的皮帶異常，否則，抽油機的
皮帶正常。
[0163]例如:參見圖4，根據驅動電機的功率信號，得到驅動電機的功率信號的總能量，根據皮帶振動的頻率信號，得到皮帶振動的頻率信號的平均能量、最大能量和最大能量出現的角度；將總能量、平均能量、最大能量和最大能量出現的角度代入相應的公式計算皮帶值，從而得出皮帶是否異常。在實際應用中可以通過Excel建立相應的公式表達式，(Dl/A-4) X0.6-(D2/Dl-4)/3+0.99>2 可以表達為(Dl/A-4) X0.6-(D2/D1-4)/3+0.99>2，為 了便于結果的比較，還可以將表達式(Dl/A-4) X0.6-(D2/Dl-4)/3+0.99>2的結果進行取整數運算，由于取整數運算為向下取整數，所以相應的表達式變為INT ( (Dl/A-4) X0.6-(D2/Dl-4)/3+0.99) >1。本實施例中不對根據信號獲得信號的平均能量、最大能量、總能量和最大能量出現的角度的具體實現方式進行限定，可以通過現有技術獲得，對公式的表達可以通過Excel的形式，還可以通過其他形式來表達，本實施例不對公式的具體表達形式進行限定。
[0164]為了顯示故障的損壞程度，還可以將皮帶的值按不同閾值進行劃分，不同閾值對應著不同的損壞程度。
[0165]例如，將皮帶的值劃分為兩個閾值，分別為2和3，當得到的值<2時則抽油機的皮帶正常；當得到的值大于2且小于3時，則抽油機的皮帶為輕微異常，當得到的值> 3時則抽油機的皮帶嚴重異常。閾值可以為2和3，還可以為其他值，本實施例不對閾值的值和數量進行限定。
[0166]本實施例提供的方法，通過根據小波函數對功率數據進行分析，得到抽油機的信號，根據信號對抽油機進行故障診斷，從而提高了故障診斷的準確性，擴大了故障診斷的檢測范圍。
[0167]實施例六
[0168]參見圖8，本發明實施例提供了一種抽油機故障的診斷系統，該系統用以執行上述實施例一至五所提供的抽油機故障的診斷方法，該系統包括:
[0169]功率數據得到模塊601，用于得到驅動電機的功率數據，將功率數據發送到診斷模塊 602 ；
[0170]診斷模塊602，用于根據小波函數對功率數據得到模塊601發送的功率數據進行分析，得到抽油機的信號，根據信號對抽油機進行故障診斷。
[0171]其中，參見圖9，功率數據得到模塊601包括:
[0172]第一采集單元601a，對驅動電機的電壓數據進行采集，得到電壓采集數據；
[0173]第二采集單元601b，對驅動電機的電流數據進行采集，得到電流采集數據；
[0174]計算單元601c，將第一采集單元601a發送的電壓采集數據和第二采集單元601b發送的電流采集數據做乘法運算，得到驅動電機的功率數據，將功率數據發送到診斷模塊602。
[0175]其中，診斷模塊602包括:
[0176]液擊診斷單元602a，用于根據小波函數對功率數據得到模塊601發送的功率數據進行分析，得到驅動電機機的功率信號、抽油桿振動的頻率信號、減速器診斷的頻率信號和皮帶振動的頻率信號，根據信號對抽油機的液擊進行故障診斷；和/或
[0177]抽油桿診斷單元602b，用于根據小波函數對功率數據得到模塊601發送的功率數據進行分析，得到驅動電機的功率信號和抽油桿振動的頻率信號，根據信號對抽油機的抽油桿進行故障診斷；和/或
[0178]減速器診斷單元602c，用于根據小波函數對功率數據得到模塊601發送的功率數據進行分析，得到驅動電機的功率信號和減速器振動的頻率信號，根據信號對抽油機的減速器進行故障診斷；和/或
[0179]皮帶診斷單元602d，用于根據小波函數對功率數據得到模塊601發送的功率數據進行分析，得到驅動電機的功率信號和皮帶振動的頻率信號，根據信號對抽油機的皮帶進行故障診斷。
[0180]在實際應用中，為了更全面的掌握抽油機的運行狀況，參見圖10，診斷模塊包括液擊診斷單元602a、抽油桿診斷單元602b、減速器診斷單元602c和皮帶診斷單元602d。
[0181]其中，功率數據得到模塊601得到驅動電機的功率數據的方式具體可參見上述實施例二中的步驟201的相關描述，診斷模塊602中根據小波函數對功率數據進行分析得到抽油機的信號的方式具體可參見上述實施例二中的步驟202的相關描述，診斷模塊602中根據信號對抽油機進行故障診斷的方式具體可參見上述實施例二中的步驟203、實施例三中的步驟303、實施例四中的步驟403和實施例五中的步驟503的相關描述，此處不再一一贅述。
[0182]綜上所述，本發明實施例提供的系統，通過根據小波函數對功率數據進行分析，得到抽油機的信號，根據信號對抽油機進行故障診斷，從而提高了故障診斷的準確性，擴大了故障診斷的檢測范圍。[0183]需要說明的是:上述實施例提供的抽油機故障的診斷系統在抽油機故障診斷時，僅以上述各功能模塊的劃分進行舉例說明，實際應用中，可以根據需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將系統的內部結構劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述實施例提供的抽油機故障的診斷系統和抽油機故障的診斷方法實施例屬于同一構思，其具體實現過程詳見方法實施例，這里不再贅述。
[0184]上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。
[0185]本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分步驟可以通過硬件來完成，也可以通過程序來指令相關的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質中，上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。
[0186]以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種抽油機故障的診斷方法，所述抽油機包括驅動電機、抽油桿、減速器和皮帶，其特征在于，所述方法包括: 獲取所述驅動電機的功率數據； 根據小波函數對所述功率數據進行分析，得到所述抽油機的信號； 根據所述信號對所述抽油機進行故障診斷。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據小波函數對所述功率數據進行分析，得到所述抽油機的信號；根據所述信號對所述抽油機進行故障診斷，具體包括: 根據小波函數對所述功率數據進行分析，得到所述驅動電機的功率信號、所述抽油桿振動的頻率信號、所述減速器振動的頻率信號和所述皮帶振動的頻率信號； 根據所述驅動電機的功率信號，得到所述驅動電機的功率信號的總能量Al ； 根據所述抽油桿振動的頻率信號，得到所述抽油桿振動的頻率信號的平均能量B1、最大能量B2和最大能量出現的角度B3 ； 根據所述減速器振動的頻率信號，得到所述減速器振動的頻率信號的平均能量Cl、最大能量C2和最大能量出現的角度C3 ； 根據所述皮帶振動的頻率信號，得到所述皮帶振動的頻率信號的平均能量D1、最大能量D2和最大能量出現的角度D3 ； 如果所述B2/BD2.5且B3>220，則液擊引起的抽油桿振動值為1，否則為O ; 如果所述C2/CD3.7且C3>220，則液擊引起的減速器振動值為1，否則為O ; 如果所述D2/D1>3.7且D1/A1>3.8且D3>220，則液擊引起的皮帶振動值為1，否則為O ;如果所述 D2/D1>3.7 且 D3>220 且 C2/C1>3.7 且 C3>220 且(C3_D3>21 或 C3D3〈_21)，則液擊引起的皮帶與減速器的共同振動值為-1，否則為O ; 所述液擊引起的抽油桿振動值、所述液擊引起的減速器振動值、所述液擊引起的皮帶振動值、所述液擊引起的皮帶與減速器共同振動值之和為總液擊值，如果所述總液擊值大于1，則所述抽油機的液擊異常，否則，所述抽油機的液擊正常。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據小波函數對所述功率數據進行分析，得到所述抽油機的信號；根據所述信號對所述抽油機進行故障診斷，具體包括: 根據小波函數對所述功率數據進行分析，得到所述驅動電機的功率信號和所述抽油桿振動的頻率信號； 根據所述驅動電機的功率信號，得到所述驅動電機的功率信號的總能量A ; 根據所述抽油桿振動的頻率信號，得到所述抽油桿振動的頻率信號的平均能量BI ； 如果所述(Β1/Α-20)/10+0.99>1，則所述抽油機的抽油桿異常，否則，所述抽油機的抽油桿正常。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據小波函數對所述功率數據進行分析，得到所述抽油機的信號；根據所述信號對所述抽油機進行故障診斷，具體包括: 根據小波函數對所述功率數據進行分析，得到所述驅動電機的功率信號和所述減速器振動的頻率信號； 根據所述驅動電機的功率信號，得到所述驅動電機的功率信號的總能量A ; 根據所述減速器振動的頻率信號，得到所述減速器振動的頻率信號的平均能量Cl和最大能量C2 ；如果所述C2/C1M，則減速器的第一振動指數E為(C2/C1-4) /2，否則為O ; 如果所述Cl/A>10，則減速器的第二振動指數為(Cl/A-15) /8+E+0.99，否則為O ; 如果所述減速器的第二振動指數大于1，則所述抽油機的減速器異常，否則，所述抽油機的減速器正常。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據小波函數對所述功率數據進行分析，得到所述抽油機的信號；根據所述信號對所述抽油機進行故障診斷，具體包括: 根據小波函數對所述功率數據進行分析，得到所述抽油機的驅動電機的功率信號和所述皮帶振動的頻率信號； 根據所述抽油機的驅動電機的功率信號，得到所述驅動電機的功率信號的總能量A ; 根據所述皮帶振動的頻率信號，得到所述皮帶振動的頻率信號的平均能量Dl和最大能量D2 ； 如果所述(Dl/A-4) X0.6-(D2/Dl-4)/3+0.99>2，則所述抽油機的皮帶異常，否則，所述抽油機的皮帶正常。
6.根據權利要求1 -5中任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述小波函數為DB4小波函數。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取所述驅動電機的功率數據，具體包括: 得到所述驅動電機的電壓數據； 得到所述驅動電機的電流數據； 將所述電壓數據和電流數據做乘法運算，獲取所述驅動電機的功率數據。
8.一種抽油機故障的診斷系統，所述抽油機包括驅動電機、抽油桿、減速器和皮帶，其特征在于，所述系統包括: 功率數據得到模塊，用于得到所述驅動電機的功率數據，將所述功率數據發送到所述診斷模塊； 故障診斷模塊，用于根據小波函數對所述功率數據得到模塊發送的功率數據進行分析，得到所述抽油機的信號，根據所述信號對所述抽油機進行故障診斷。
9.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，所述功率數據得到模塊包括: 第一采集單元，對驅動電機的電壓數據進行采集，得到電壓采集數據； 第二采集單元，對驅動電機的電流數據進行采集，得到電流采集數據； 計算單元，將所述第一采集單元發送的電壓采集數據和所述第二采集單元發送的電流采集數據做乘法運算，得到驅動電機的功率數據，將所述功率數據發送到所述診斷模塊。
10.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，所述診斷模塊具體包括: 液擊診斷單元，用于根據小波函數對所述功率數據得到模塊發送的功率數據進行分析，得到所述驅動電機機的功率信號、所述抽油桿振動的頻率信號、所述減速器診斷的頻率信號和所述皮帶振動的頻率信號，根據所述信號對抽油機的液擊進行故障診斷；和/或 抽油桿診斷單元，用于根據小波函數對所述功率數據得到模塊發送的功率數據進行分析，得到所述驅動電機的功率信號和所述抽油桿振動的頻率信號，根據所述信號對抽油機的抽油桿進行故障診斷；和/或 減速器診斷單元，用于根據小波函數對所述功率數據得到模塊發送的功率數據進行分析，得到所述驅動電機的功率信號和所述減速器振動的頻率信號，根據所述信號對所述抽油機的減速器進行故障診斷；和/或 皮帶診斷單元，用于根據小 波函數對所述功率數據得到模塊發送的功率數據進行分析，得到所述驅動電機的功率信號和所述皮帶振動的頻率信號，根據所述信號對抽油機的皮帶進行故障診斷。
【文檔編號】E21B47/008GK103670373SQ201210364038
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月26日 優先權日:2012年9月26日
【發明者】辛宏, 朱天壽, 曾亞勤, 甘慶明, 楊瑞, 李明, 張磊, 李明江, 楊海濤, 韓二濤 申請人:中國石油天然氣股份有限公司