一種抽油機數據採集、節能控制裝置的製作方法
2023-06-20 14:42:31 1
專利名稱：一種抽油機數據採集、節能控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種抽油機數據採集、節能控制裝置，屬油田採油井口地面控制裝置類。
背景技術：
在油田經過長期開採逐漸進入低能開採階段時，要使用抽油機進行採油，目前，現有的抽油機由電機帶動井下抽油泵，當用開關箱控制電機的啟停同時，還需定期對油井巡視，由於電機運行功率數低，且電能浪費大，造成抽油機工作效率低下，油井數據採集不及時、方便，阻礙了油井措施的及時執行，影響了產量的提高。
實用新型內容本實用新型目的是為了克服上述缺點而提供的一種抽油機數據採集節能控制裝置，該裝置只需在井口上利用外接電源，接入的主控器和傳感器以及無線通訊機，可實現提高抽油機電機功效，節約電能，從而能提高抽油機工作效率及準確的油井井口運行數據，便於對油井優化管理。
本實用新型是這樣實現的本實用新型由電機開關櫃通過電纜線，連接一主控制櫃和傳感器及無線電通訊機。
在電機開關櫃內用三相電源(A、B、C)、K1、K2接觸器T1，電容互感器、雙向可控矽組SCR電器元件組成的開關櫃，所述的主控制櫃內裝有P1觸發脈衝輸出電路，P2功率因數檢測電路，P2A/D轉換處理電路，P4通訊埠以及MCU單片機組成的電路板；傳感器包括P壓力傳感器，T溫度傳感器和F拉力傳感器，在控制板外側裝有一臺CU無線數據遠傳機，並通過電纜與之聯結。A/D轉換處理電路P3包括通訊埠以及觸發脈衝輸出電路P1，功率因數檢測電路P2組成，通訊埠P4與單片機MCU連接在一起。
本實用新型工作方式A、降低電動機功耗外接電源380伏通過A、B、C端輸入；其中通過C相可控矽兩端電壓值經檢測後，輸入至功率因數角的電路P2中，又通過電壓互感器T1取得C相電壓，再由功率因數角電路將此信號經過整形最後輸入給單片機MCU，最後，由單片機輸出三相可控矽觸發脈衝，該脈衝中經P1觸發脈衝輸出電路輸入到雙相可控矽SCR中去，然後進行電壓調整並使電動機功率因數值達最高，從而起到減小電機電源，以及功耗的作用。
B、提高抽油泵效率、節約電能的電路工作方式電流通過A/D轉換處理電路P3後，分別可檢測出井下抽油泵裝油情況。當在抽油泵滿泵和空泵條件下，電路中的位置開關(SK)處於一個通斷周期內，並測出抽油杆拉力傳感器上的數值(F)，再由單片機(MCU)，進行示功圖面積數據處理，然後根據單片機上示功圖面積，再確定出控制電機啟停的示功面積；在抽油機正常運行時，單片機用同樣方法得到正常運行時示功圖面積，如此面積小於上述控制電機啟停的示功圖面積時，則輸出控制脈衝，通過脈衝輸出電路(P1)，將可控矽(SCR)關閉，使電源斷開，抽油機停止工作，停機一段時間，再打開單片機，控制可控矽(SCR)，又可繼續檢測出運行周期內的示功圖，這種周而復始的循環過程，能自動控制電機啟動和停止，使得井下抽油機油液面保持較高狀態。從而保證井下抽油泵能充滿，液體，提高油泵運行效率，進而起到節約電能、減少機械磨損目的。
本實用新型中的壓力傳感器P、溫度傳感器T、拉力傳感器F、開關SK、電流互感器T2、電壓互感器T1單片機輸出的信號，經過A/D轉換電路(P3)及其它埠循環測得的油井套管壓力、井口出油溫度、油杆拉力、抽油機工作衝次、工作電流、電壓參數、經處理後，從埠(P4)傳輸給無線通訊機(CU)，並由該通訊機傳送給管理部門，如出現單片機判斷數據異常錯誤，則報警燈(L)可打開，並控制可控矽組(SCR)，切斷電源。
本實用新型與現有技術相比具有的顯著優點是由於本實用新型在主控制櫃中和井口套管位置，出口油管位置，抽油杆上，井架平衡塊位置以及電機開關櫃的電源C相位置，分別裝有壓力傳感器、溫度傳感器、拉力傳感器、位置傳感器及電壓互感器這樣可實現檢測油井套管壓力，井口出油溫度，抽油杆負荷拉力，抽油機平衡塊運行位置和轉動周期目的，上述參數經過單片機進行數字處理後，被傳送到無線數據遠傳機上發射至管理中心，從而實現了自動化油井管理，另外，本實用新型採用了單片機控制可控矽電路連接方式能使抽油機啟動後電機電源自動降低，達到節電目的；此外，本實用新型使用了拉力傳感器和位置開關，使單片機能計算出抽油機示功圖面積，而示功圖可以直接反應抽油泵筒內的油麵多少，並據此控制電機運行或停止，這樣使抽油機總的運行時間減少，而油井出液量不減，從而節約電能和降低設備磨損。
圖1、本實用新型結構聯結示意方框圖。
圖2、本實用新型電路示意圖。
圖中1、電源開關櫃，2、主控制櫃，3、傳感器組，4、無線通訊機。
具體實施方式
本實用新型由以下實施例給出，
以下結合附圖對本實用新型做進一步描述。
圖1、2中電機開關櫃1為鐵皮長方形櫃，外部錶盤有電源控制開關及電壓表，櫃內裝有雙向可控矽組(SCR)，變壓器T1，主控制櫃2為方形鐵櫃，通過電纜與電機開關櫃相接，此櫃內裝有觸發脈衝輸出電路板(P1)、功率因數角檢測電路(P3)、A/D轉換處理板電路(P3)通迅埠(P4)和一單片機(MCU)及位置開關(SK)；壓力傳感器(P)裝在井口套管位置，溫度傳感器T裝在出口油管位置，拉力傳感器F裝在抽油杆上，位置傳感器裝在抽油機井架平衡塊位置，可檢測平衡塊運行位置和轉動周期。無線數據遠傳機(CU)4為單獨放置，通過電纜與傳感器組連接，用來收發傳感器輸出的信號。
總控制開關K1空氣開關，可控矽組SCR和電機M構成主要電源電路，交流接觸器K2為維修備用開關，T1電容互感器安裝在C相電源上，測C相電壓後，T2電流互感器連接在C相電源上，進行C相電流的測量，T1、T2以及雙向可控矽組SCR兩端電壓信號和控制信號通過信號電纜接到P1觸發脈衝輸出電路及P2A/D轉換處理電路的埠上，外部傳感器、壓力傳感器P、溫度傳感器T1、拉力傳感器F、以及位置開關SK、無線數據通訊機CU，報警燈L，用數據電纜連接在主控櫃相應接位置。傳感器內包括P壓力傳感器、T溫度傳感器和F拉力傳感器；在主控制櫃外為一臺CV無線數據遠傳機，通過電纜與之聯結。
權利要求1.一種抽油機數據採集、節能控制裝置；其特徵在於該裝置由電機開關櫃(1)通過電纜線連結著一主控制櫃(2)、傳感器(3)及無線通訊機(4)。
2.根據權利要求1所述的一種抽油機數據採集、節能控制裝置；其特徵在於在電機開關櫃(1)內由三相電源(A、B、C)、K1、K2接觸器T1，電容互感器、雙向可控矽組SCR電器元件組成，所述的主控制櫃(2)內由一塊裝有P1觸發脈衝輸出電路，P2功率因數檢測電路，P3A/D轉換處理電路，P4通訊埠以及MCU單片機組成的電路板；傳感器包括P壓力傳感器，T溫度傳感器和F拉力傳感器，在控制板外側裝有一臺CV無線通訊機(4)，並通過電纜與之聯結。
3.根據權利要求1所述的一種抽油機數據採集、節能控制裝置；其特徵在於該裝置的電路連接方式是總控制開關K1空氣開關，可控矽組SCR和電機M構成電源電路，交流接觸器K2為維修備用開關，T1電容互感器安裝在C相電源上，測C相電壓後，T2電流互感器連接在C相電源上，進行C相電流的測量，T1、T2以及雙向可控矽組SCR兩端電壓信號和控制信號通過信號電纜接到P1觸發脈衝輸出電路及P2A/D轉換處理電路的埠上，外部傳感器、壓力傳感器P、溫度傳感器T、拉力傳感器F、以及位置開關SK、無線通訊機(4)，報警燈L，用數據電纜連接在主控櫃(2)相應接位置，A/D轉換電路P3、通迅埠P4埠、觸發脈衝輸出電路P1功率因數角檢測電路P2、通訊埠P4與單片機MCU連接。
專利摘要本實用新型涉及一種抽油機數據採集、節能控制裝置，屬油田採油井口控制裝置類。抽油機工作時用開關箱控制電機帶動的井下抽油泵，一直存在電機功率因數低，能耗大，抽油機效率不高缺陷，另外，油井採集數據不及時，也阻礙了油井措施的實施，本裝置在井口採用了電機開關櫃，主控制櫃和傳感器及無線通訊機裝置，可根據井下抽油泵流量控制電機開停，還可將套管壓力出油溫度，抽油杆拉力，平衡塊運行位置轉動周期，通過單片機和數據遠傳機傳輸到管理部門，從而實現了油井降低電能消耗，並準確及時獲取油井運行數據，使油井綜合治理水平得到提高，本裝置結構簡單，使用方便，可廣泛用於抽油機井。
文檔編號E21B43/12GK2648066SQ0328470
公開日2004年10月13日 申請日期2003年9月10日 優先權日2003年9月10日
發明者郝正鈞 申請人:郝正鈞