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【摘 要】 石油采油机械综合性测试实验装置新时代发展下衍生出的一种新型实验平台，不仅创新了传统的实验方式与内容，同时也能为抽油机工作提供更多可靠的数据，此种实验装置为更多功能性实验提供了便利。本文从石油采油机械综合性测试实验装置设计的主要指导原则出发，对实验装置的主要组成部分进行了具体介绍，提出实验项目的开发及功能特点，基于理论思想的指导下，为实际的石油采油机械综合性测试实验装置的设计与应用打下了良好的基础。
【关键词】 石油采油机械；实验装置；综合性测试
石油采油机械综合性测试实验装置区别与传统的实验装置，不仅创新了实验平台、科研平台，提高了实验精度，丰富了实验内容，有助于更多新型实验项目的开发，当前实验开发的成果包括抽油机振动测试及故障诊断、电液自動控制实验、交流变频器的应用实验、抽油机变频控制装置、拉压及位移传感器实验等，均为油田开采提供有力的技术设施。本文从实验装置设计的主要指导原则出发，介绍了实验装置的主要组成，提出实验项目的开发及功能特点，如抽油机性能分析与测试、检测抽油机的平衡性、数字化抽油机的性能测试与实验等，为实际的石油采油机械设备的设计与应用打下了良好的基础，为石油产业提供了科学依据。
一、实验装置设计的主要指导原则
石油采油机械综合性能测试实验装置涉及到许多实验项目的创新，不同于传统的实验设备，新型的实验装置更能够满足新时代的要求。随着我国科技水平的提高，各大高等院校对机电专业予以重视，通过设置机电一体化设计、机电传动和控制等专业课程，不断更新相关学科的内容，实验教学也逐渐丰富起来，但传统的实验设备与新时代的科技要求不相适应，难以保证现代化机电实验教学课程的开展，因此，还需加强对石油采油机械综合性能测试实验装置的研究与设计，实验装置设计的主要指导原则包括先进性、及时性、经济性。
（一）先进性原则
由于机电实验教学是一门与时俱进的学科，与当前科技发展息息相关，我国科学技术得到了飞速的发展，相应的机电实验教学也应遵循先进性原则作出转变。石油机械实验设备在市面上很难采购，如果采用定制的方式，不仅造价高，需要等待较长的时间，实际成品也难以满足实验室要求。
（二）及时性原则
通过自主研发的石油机械实验设备能够在实验室发挥作用，不仅易于获得理想的实验效果，实验效率得到提高。我国科学技术发展十分迅速，机电实验教学项目与内容也在不断的推陈出新，实验设备应与教学内容相符，因此，实验设备需要经常性更换。市面实验设备难以采购，为了保证实验设备能够与实际课程要求一致，自主研发的石油机械实验设备应符合及时性。
（三）经济性原则
由于机电实验教学项目与内容也在不断的更新，实验设备需要经常性更换，才能符合实际的实验教学要求，实验设备具有造价较高、更新快的特点，为了保证先进的实验设备能够得到及时的应用，还需考虑到实验设备的经济性。
二、实验装置的主要组成部分
为了提供石油采油机械综合性能测试实验装置更多功能性、综合性的要求，实验装置由三个部分组成，分别是抽油机加载系统、抽油机驱动系统、抽油机测试系统，实验装置工作原理示意图见下图1。根据不同的抽油机冲程载荷，使用悬挂重物的方法不能直接观测到抽油机冲程载荷的情况，通过采用抽油机加载系统，能够对不同载荷进行加载。抽油机驱动系统由PLC、驱动电机组成，可编程逻辑控制器对交流变频器驱动电机进行智能化控制，能够控制任何情况下的电机运行速度，可以实现自动化的停机与启动。抽油机测试系统中涉及示功图测试仪、超小型遥测仪、电参数测试仪、静动态应变仪等多种测试设施，测试内容包括载荷、示功图、位移、应力、电参数等。实验装置可适用于多种类型的抽油机测试，根据实际的实验要求与内容，首先在计算机上编制不同的参数要求，合理选择加载型式、驱动方式，测量的数据看实时显示在屏幕上，即可用数据表显示也可由曲线图显示，将其保存在存储介质中，并具备打印功能。
三、石油采油机械综合性测试实验装置的设计与应用实例分析
（一）抽油机性能分析与测试
为了保证实验装置的合理性，提高实验装置的性能要求，在实验项目设计与开发中还需强调实验装置强度、刚度、稳定性能的要求，可在抽油机的游梁、支架、驴头、横梁、连杆等主要部件贴应变片，选择加载型式、驱动方式运行抽油机，测量各点的应力值，对载荷与速度进行分析，观察实验结果是否与预期计算结果一致，验证抽油机设计的合理性，以便为抽油机设计提供有力依据。
（二）抽油机传动功率、效率、示功图测试与分析
采用测速电机连续测量电机瞬时角速度，采用动态应变仪连续测量电机输出轴的瞬时转矩，并采用遥测仪连续测量曲柄轴转矩，获得各部分的瞬时功率，并计算每一冲程中各项部件的传动功率，运用位移、拉力传感器将示功图绘制出来，并进行计算，验算抽油机的全台效率与抽油杆工作状态的公值。
（三）检测抽油机的平衡性
利用抽油机测功仪对电机输入电参数进行测试，在计算机的控制下分别对各项电路（电压、功率、电流）进行抽样并在屏幕上显示出来，获得无功功率、功率因数、视在功率、上下冲程峰值电流等数据，验算并判断抽油机的平衡性能，制定抽油机平衡不良时可采取的应对措施。
（四）数字化抽油机的性能测试与应用
数字化抽油机是指能够对各项数据进行自动化收集、处理的抽油机装置，具有远程控制功能，数字化抽油机性能要求较高，测试其性能的实验如下。在采油的过程中能够自行收集运行数据，例如抽油机的光杆位移数据、悬重载荷数据、井口油压数据、井口套压数据、抽油机的运行功率数据等，编制成油机的示功图，获得出抽油机生产信息。然后对抽油机的产液量、动液面进行观测，并将收集集的示功图以自动加载方式施加到抽油机，使其仿真模拟实际的运作状态，判断抽油机的运行状况与采油情况；根据抽油机中的无线载荷、位移传感器收集各项数据，编制成加载后的抽油机示功图，与加载前后的示功图对比观察，检验无线载荷、位移传感器收集的数据是否正确；能够自动收集、计算或人工判断抽油机的运行状态后作出指令，通过网络将控制指令传送至具体设备操作中，以此来验证数字化抽油机性能是否符合设计要求，是否具备可靠性和实用性。在实际的数字化抽油机应用的过程中，抽油杆能够自动调节抽油机工作状态，并通过电参数模块、远程控制模块对其运行状态的各项参数进行收集，例如电压、电流、功率、位移、压力、载荷等数据信息作A/D转换，并将各项数据进行处理输送至计算机控制端，实时显示出抽油机的平衡状态，通过软件可设定平衡度，变频器接收计算机下达的控制指令，将电动机频率调整为最合理的抽油机冲次。
四、结束语
综上所述，通过自主研发石油采油机械综合性测试实验装置，不仅提高了实验效率，也能获得理想的实验质量，实验项目逐渐多样，为实际的机电设备使用提供良好的基础。分析和研制石油采油机械综合性测试实验装置，保证实验装置与实践教学的及时性、经济性，不断开发更多创新性的实验项目，有助于改善实践教学，营造良好的科研环境，开创更多先进的采油机械设备，为采油事业做出贡献。
参考文献：
[1]于潼.浅谈机械采油现状及发展趋势[J].华人时刊（下旬刊），2013（11）
[2]魏航信.抽油机远程监控系统诊断客户端通信研究[J].油气田地面工程，2010（21）
[3]谢占魁.谢锐.动态应力测试实验装置的研制和实验项目的开发[J].实验技术与管理.2009（10）
[4]郭爱军，孙汉华，郭凯黎等.原油渣油焦化过程起泡性能测试实验装置研制与应用[J].实验技术与管理，2013（10）
[5]职黎光，魏航信.石油采油机械综合性测试实验装置研制与应用[J].实验技术与管理，2012（11）
【关键词】 石油采油机械；实验装置；综合性测试
石油采油机械综合性测试实验装置区别与传统的实验装置，不仅创新了实验平台、科研平台，提高了实验精度，丰富了实验内容，有助于更多新型实验项目的开发，当前实验开发的成果包括抽油机振动测试及故障诊断、电液自動控制实验、交流变频器的应用实验、抽油机变频控制装置、拉压及位移传感器实验等，均为油田开采提供有力的技术设施。本文从实验装置设计的主要指导原则出发，介绍了实验装置的主要组成，提出实验项目的开发及功能特点，如抽油机性能分析与测试、检测抽油机的平衡性、数字化抽油机的性能测试与实验等，为实际的石油采油机械设备的设计与应用打下了良好的基础，为石油产业提供了科学依据。
一、实验装置设计的主要指导原则
石油采油机械综合性能测试实验装置涉及到许多实验项目的创新，不同于传统的实验设备，新型的实验装置更能够满足新时代的要求。随着我国科技水平的提高，各大高等院校对机电专业予以重视，通过设置机电一体化设计、机电传动和控制等专业课程，不断更新相关学科的内容，实验教学也逐渐丰富起来，但传统的实验设备与新时代的科技要求不相适应，难以保证现代化机电实验教学课程的开展，因此，还需加强对石油采油机械综合性能测试实验装置的研究与设计，实验装置设计的主要指导原则包括先进性、及时性、经济性。
（一）先进性原则
由于机电实验教学是一门与时俱进的学科，与当前科技发展息息相关，我国科学技术得到了飞速的发展，相应的机电实验教学也应遵循先进性原则作出转变。石油机械实验设备在市面上很难采购，如果采用定制的方式，不仅造价高，需要等待较长的时间，实际成品也难以满足实验室要求。
（二）及时性原则
通过自主研发的石油机械实验设备能够在实验室发挥作用，不仅易于获得理想的实验效果，实验效率得到提高。我国科学技术发展十分迅速，机电实验教学项目与内容也在不断的推陈出新，实验设备应与教学内容相符，因此，实验设备需要经常性更换。市面实验设备难以采购，为了保证实验设备能够与实际课程要求一致，自主研发的石油机械实验设备应符合及时性。
（三）经济性原则
由于机电实验教学项目与内容也在不断的更新，实验设备需要经常性更换，才能符合实际的实验教学要求，实验设备具有造价较高、更新快的特点，为了保证先进的实验设备能够得到及时的应用，还需考虑到实验设备的经济性。
二、实验装置的主要组成部分
为了提供石油采油机械综合性能测试实验装置更多功能性、综合性的要求，实验装置由三个部分组成，分别是抽油机加载系统、抽油机驱动系统、抽油机测试系统，实验装置工作原理示意图见下图1。根据不同的抽油机冲程载荷，使用悬挂重物的方法不能直接观测到抽油机冲程载荷的情况，通过采用抽油机加载系统，能够对不同载荷进行加载。抽油机驱动系统由PLC、驱动电机组成，可编程逻辑控制器对交流变频器驱动电机进行智能化控制，能够控制任何情况下的电机运行速度，可以实现自动化的停机与启动。抽油机测试系统中涉及示功图测试仪、超小型遥测仪、电参数测试仪、静动态应变仪等多种测试设施，测试内容包括载荷、示功图、位移、应力、电参数等。实验装置可适用于多种类型的抽油机测试，根据实际的实验要求与内容，首先在计算机上编制不同的参数要求，合理选择加载型式、驱动方式，测量的数据看实时显示在屏幕上，即可用数据表显示也可由曲线图显示，将其保存在存储介质中，并具备打印功能。
三、石油采油机械综合性测试实验装置的设计与应用实例分析
（一）抽油机性能分析与测试
为了保证实验装置的合理性，提高实验装置的性能要求，在实验项目设计与开发中还需强调实验装置强度、刚度、稳定性能的要求，可在抽油机的游梁、支架、驴头、横梁、连杆等主要部件贴应变片，选择加载型式、驱动方式运行抽油机，测量各点的应力值，对载荷与速度进行分析，观察实验结果是否与预期计算结果一致，验证抽油机设计的合理性，以便为抽油机设计提供有力依据。
（二）抽油机传动功率、效率、示功图测试与分析
采用测速电机连续测量电机瞬时角速度，采用动态应变仪连续测量电机输出轴的瞬时转矩，并采用遥测仪连续测量曲柄轴转矩，获得各部分的瞬时功率，并计算每一冲程中各项部件的传动功率，运用位移、拉力传感器将示功图绘制出来，并进行计算，验算抽油机的全台效率与抽油杆工作状态的公值。
（三）检测抽油机的平衡性
利用抽油机测功仪对电机输入电参数进行测试，在计算机的控制下分别对各项电路（电压、功率、电流）进行抽样并在屏幕上显示出来，获得无功功率、功率因数、视在功率、上下冲程峰值电流等数据，验算并判断抽油机的平衡性能，制定抽油机平衡不良时可采取的应对措施。
（四）数字化抽油机的性能测试与应用
数字化抽油机是指能够对各项数据进行自动化收集、处理的抽油机装置，具有远程控制功能，数字化抽油机性能要求较高，测试其性能的实验如下。在采油的过程中能够自行收集运行数据，例如抽油机的光杆位移数据、悬重载荷数据、井口油压数据、井口套压数据、抽油机的运行功率数据等，编制成油机的示功图，获得出抽油机生产信息。然后对抽油机的产液量、动液面进行观测，并将收集集的示功图以自动加载方式施加到抽油机，使其仿真模拟实际的运作状态，判断抽油机的运行状况与采油情况；根据抽油机中的无线载荷、位移传感器收集各项数据，编制成加载后的抽油机示功图，与加载前后的示功图对比观察，检验无线载荷、位移传感器收集的数据是否正确；能够自动收集、计算或人工判断抽油机的运行状态后作出指令，通过网络将控制指令传送至具体设备操作中，以此来验证数字化抽油机性能是否符合设计要求，是否具备可靠性和实用性。在实际的数字化抽油机应用的过程中，抽油杆能够自动调节抽油机工作状态，并通过电参数模块、远程控制模块对其运行状态的各项参数进行收集，例如电压、电流、功率、位移、压力、载荷等数据信息作A/D转换，并将各项数据进行处理输送至计算机控制端，实时显示出抽油机的平衡状态，通过软件可设定平衡度，变频器接收计算机下达的控制指令，将电动机频率调整为最合理的抽油机冲次。
四、结束语
综上所述，通过自主研发石油采油机械综合性测试实验装置，不仅提高了实验效率，也能获得理想的实验质量，实验项目逐渐多样，为实际的机电设备使用提供良好的基础。分析和研制石油采油机械综合性测试实验装置，保证实验装置与实践教学的及时性、经济性，不断开发更多创新性的实验项目，有助于改善实践教学，营造良好的科研环境，开创更多先进的采油机械设备，为采油事业做出贡献。
参考文献：
[1]于潼.浅谈机械采油现状及发展趋势[J].华人时刊（下旬刊），2013（11）
[2]魏航信.抽油机远程监控系统诊断客户端通信研究[J].油气田地面工程，2010（21）
[3]谢占魁.谢锐.动态应力测试实验装置的研制和实验项目的开发[J].实验技术与管理.2009（10）
[4]郭爱军，孙汉华，郭凯黎等.原油渣油焦化过程起泡性能测试实验装置研制与应用[J].实验技术与管理，2013（10）
[5]职黎光，魏航信.石油采油机械综合性测试实验装置研制与应用[J].实验技术与管理，2012（11）