抽油机是油田石油开采的主要设备,也是油田主要的电能消耗源之一。抽油机载荷在冲程内变化很大并且油田环境比较恶劣,使得抽油机的效率普遍偏低,而抽油机效率低很大程度上是由抽油机平衡性能差导致的。抽油机处于不平衡工作状态不仅使得电机变动功耗大量增加,也使得机械磨损大大增加,而且当不平衡率达到一定程度时,电动机处于发电状态,还会对电网产生干扰,影响供电质量。同时,不平衡的工作状态也使得电机寿命缩短,性能变差。抽油机平衡比的测量是实现抽油机调平衡的基础。因此,实现抽油机平衡比的准确测量十分重要。本文根据抽油机动力学原理,分析抽油机电机运动状态及做功情况,提出了一种无位置传感器的抽油机平衡比测量方法,简化了抽油机平衡比测量过程。同时,充分利用微电子技术及嵌入式技术,采用接口丰富、性能卓越的ARM架构嵌入式处理器,构建以Linux为操作系统的嵌入式操作平台,实现了提出的无传感器平衡比测量方法。在数据采集上,通过复杂可编程逻辑器件(CPLD)严格控制不同采样率下高速高精度模数转换器时序;针对不同采样率设计对应的硬件数字滤波器;对仪器误差分析及对测量结果采用算法优化;这些使得仪器对交直流测量均有很高的测量精度。通过采用Qt/E实现操作界面及合理的操作控制,使得本仪器不仅适合基本量测量,而且可以作为一台手持式示波器方便现场对信号的观察、分析。现场测试表明,提出的无传感器测平衡比方法能准确获得抽油机上下死点,平衡比测量准确。仪器基本量的测量精度高,人机交互友好,功能完善,易于扩展,在油田能耗测试中将有很好的应用前景。