專利名稱：一種無需載荷傳感器的油田抽油機示功圖的測量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型提供了一種無需載荷傳感器的油田抽油機示功圖的測量裝置，屬于油田抽 油機示功圖的測量領域。
技術背景計算和繪制油田抽油機示功圖需要測出抽油機光桿的位移值和每一位移值的載荷值。 油田現(xiàn)有抽油機示功圖測量裝置，是與抽油機分離的獨立測量系統(tǒng)。測量抽油機示功圖時， 需要停機半小時以上安裝載荷傳感器和位移傳感器等裝置后進行測量，即用位移傳感器測 出光桿的位移值，用載荷傳感器測出載荷值，然后送入處理單元處理輸出示功圖。使用這 類方法，載荷傳感器一般安裝在抽油機的光桿上，此類傳感器比較準確，但容易損壞，也 有的安裝在游梁上，此類傳感器比較耐用，但準確度較低。按這種方式檢測前，停井準備 時間長，直接影響油井產(chǎn)量，檢測后的數(shù)據(jù)處理時間長，繪制示功圖的時間長，直接影響 對有問題油井采取措施的及時性，經(jīng)常發(fā)生燒配電箱、燒電機等情況，嚴重時直接影響油 井正常生產(chǎn)。為了解決這一問題，人們開發(fā)了永置式示功圖測試儀，其方法一般為將示功 儀傳感器長期放置在抽油機懸繩器兩夾板之間，由于傳感器長期在夾板應力作用下易發(fā)生 形變造成測量誤差，因此一般傳感器使用3個月左右就需要更換并進行校驗，這樣就造成 永置式示功儀測試成本較高，不能進一步有效推廣。針對上述種種問題，雖然目前也出現(xiàn) 了一些安裝載荷傳感器的方法和裝置，可以不停機的進行測試，但由于都需要安裝載荷傳 感器，因此仍存在裝卸不方便，容易發(fā)生事故，以及測試設備受損等缺點。 實用新型內(nèi)容根據(jù)以上現(xiàn)有技術中的不足，本實用新型要解決的技術問題是提供一種簡易、方便、 準確、可靠的無需載荷傳感器的油田抽油機示功圖的測量裝置。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:一種無需載荷傳感器的油田抽油機 示功圖的測量裝置，包括抽油機、變頻器、CPU和直流電源模塊，直流電源模塊連接CPU， CPU的輸出端通過控制單元連接變頻器的控制輸入端，變頻器的主電源輸出端連接抽油機 主電機的輸入端，其特征在于在抽油機的曲柄裝置配重塊一側(cè)設置有位移傳感器，位移傳感器的輸出端通過信號采集單元連接CPU的信號輸入端，變頻器的通訊端連接CPU的 信號通訊端，CPU的數(shù)據(jù)端設置有觸摸顯示屏。所述的CPU的通訊端設置有無線傳輸模塊。無線傳輸模塊優(yōu)選GPRS無線傳輸模塊, 也可以用CDMA無線傳輸模塊。方便實現(xiàn)遠距離無線傳輸。多臺抽油機的示功圖信號通過 無線傳輸模塊輸送至控制主機，方便集中管理。所述的位移傳感器優(yōu)選采用霍爾傳感器，也可以采用拉線、接近開關、角度傳感器。本實用新型的工作過程抽油機根據(jù)其機械結構、組成部分等自身參數(shù)可以得到一個 抽油機自身的示功圖。抽油時，抽油機主電機工作，對應抽油機的位移變化，變頻器的輸 出信號也變化。CPU取得變頻器輸出信號，并轉(zhuǎn)化成載荷與位移的對應關系，然后與抽油 機自身的示功圖進行矢量合成，即得到抽油機運行過程中光桿的示功圖，進行儲存、通過 觸摸顯示屏顯示或者通過無線傳輸模塊傳輸。本實用新型的一種無需載荷傳感器的油田抽油機示功圖的測量裝置所具有的有益效 果是通過使用變頻器控制電機，進而控制抽油機工作，從變頻器取得各種運行參數(shù)，通 過CPU進行運算處理，實現(xiàn)無需在抽油機光桿或游梁等位置上安裝任何載荷傳感器、壓力 傳感器等裝置，無需停機卸載等，即可準確、可靠地測量出抽油機的示功圖。該測試裝置 由于沒有使用載荷傳感器，直接避免了停抽問題，減少了因頻繁起停抽油機造成的電機控 制裝置的損壞等問題，而且解決了永置式傳感器在生產(chǎn)測試過程中傳感器易發(fā)生形變造成 測試結果偏差，而且維護費用高的缺點，這樣就大大延長了測試裝置的使用時限和檢測周 期，減少了儀器檢修、維護的工作量，較大幅度地降低了生產(chǎn)測試成本，在抽油機不停抽 的生產(chǎn)狀況下，得到了最接近真實情況的抽油機光桿示功圖信息，并且不影響抽油井的生 產(chǎn)效率。另外，通過設置觸摸顯示屏，可以實時顯示測得的示功圖，方便地進行實地控制， 還通過設置GPRS無線傳輸模塊，通過無線方式與監(jiān)控中心進行通訊，由微機對數(shù)據(jù)進行 處理、分析和判斷，及時了解抽油機的作業(yè)情況，并以此做出指令遠程控制抽油機的運行。

圖l是本實用新型的原理框圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施例作進一步描述如圖1所示，直流電源模塊連接CPU， CPU的輸出端通過控制單元連接變頻器的控制 輸入端。變頻器的主電源輸出端連接抽油機主電機的輸入端，變頻器的通訊端連接CPU 的通訊端。位移傳感器的輸出端通過信號采集單元連接CPU的信號輸入端。CPU的數(shù)據(jù)端設置有觸摸顯示屏，CPU的通訊端設置有無線傳輸模塊。直流電源模塊的輸入端連接交流 電源。位移傳感器設置在抽油機的曲柄裝置配重塊一側(cè)。無線傳輸模塊優(yōu)選GPRS無線傳輸模塊，也可以用CDMA無線傳輸模塊，方便實現(xiàn)遠距 離無線傳輸。多組信號通過無線傳輸模塊輸送至控制主機，方便集中管理。位移傳感器優(yōu)選采用霍爾傳感器，也可以采用拉線、接近開關、角度傳感器。本實用新型所述的抽油機、變頻器、控制單元、CPU、位移傳感器均為普通現(xiàn)有產(chǎn) 品。CPU與控制單元、無線傳輸模塊、觸摸顯示屏、信號采集單元之間均按照公知技術 方式連接，變頻器的通訊端與CPU的通訊端之間采用RS-485通訊方式。變頻器的輸出 數(shù)據(jù)包括電流、電壓、力矩、頻率、功率等。本實用新型的工作過程和原理在檢測初期，測量出抽油機光桿的運行位移與曲柄裝置的配重塊的運行位移之間的對 應關系。在抽油機的曲柄裝置的配重塊一側(cè)安裝霍爾傳感器，測得抽油機運行時配重塊的 位移，即可轉(zhuǎn)換為抽油機光桿的位移?；魻杺鞲衅鳒y得的位移信息通過配電箱內(nèi)的信息采 集單元，輸送到CPU處理。該位移是一個跟電機轉(zhuǎn)速(v)和時間(t)有關的函數(shù)，記做 S=S (v， t)，由于電機的轉(zhuǎn)速(v)由變頻器控制，是頻率(f)的函數(shù)，記做^V (f)， 故CPU可以通過讀取變頻器的頻率(f)、運行時間(t)數(shù)據(jù)計算出該位移量(S)。抽油 機主電機由變頻器控制，從變頻器讀出抽油時對應某一時刻的力矩(M)，根據(jù)已知的力臂 (L)和公式力矩(M) =P*L，可以計算出對應時刻的載荷P，記做P:P (t)。這樣就可以 得到某一時刻對應的位移和載荷的大小，也就可以很容易的轉(zhuǎn)化成載荷與位移的對應關 系，記做P:P (S)，并以此畫出主電機的示功圖。然后將該圖與抽油機固有特性的示功圖 進行矢量合成，即得到反應實際抽油情況的抽油機光桿的示功圖。根據(jù)所測得的示功圖，并結合現(xiàn)場實際情況等，可以自動或人為的綜合分析判斷主電 機、抽油機、供液等工況的運行情況和井下可能的情況，便于開展油井抽空控制，自動實 現(xiàn)科學間抽，減少機一桿一泵磨損，延長檢泵周期，節(jié)約電能消耗，提高生產(chǎn)效率，減少 測試費用和生產(chǎn)成本，并且能夠?qū)崿F(xiàn)過流、過壓等的保護，計算用電量等功能。
權利要求1、一種無需載荷傳感器的油田抽油機示功圖的測量裝置，包括抽油機、變頻器、CPU和直流電源模塊，直流電源模塊連接CPU，CPU的輸出端通過控制單元連接變頻器的控制輸入端，變頻器的主電源輸出端連接抽油機主電機的輸入端，其特征在于在抽油機的曲柄裝置配重塊一側(cè)設置有位移傳感器，位移傳感器的輸出端通過信號采集單元連接CPU的信號輸入端，變頻器的通訊端連接CPU的信號通訊端，CPU的數(shù)據(jù)端設置有觸摸顯示屏。
2、 根據(jù)權利要求1所述的測量裝置，其特征在于所述CPU的通訊端設置有無線傳輸模塊。
3、 根據(jù)權利要求l所述的測量裝置，其特征在于所述變頻器的通訊端與CPU的通訊 端之間釆用RS-485通訊方式。
4、 根據(jù)權利要求1所述的測量裝置，其特征在于所述位移傳感器采用霍爾傳感器、 拉線、接近開關或角度傳感器。
專利摘要無需載荷傳感器的油田抽油機示功圖的測量裝置，包括抽油機、變頻器、CPU和直流電源模塊，直流電源模塊連接CPU，CPU的輸出端通過控制單元連接變頻器的控制輸入端，變頻器的主電源輸出端連接抽油機主電機的輸入端，其特征在于在抽油機的曲柄裝置配重塊一側(cè)設置有位移傳感器，位移傳感器的輸出端通過信號采集單元連接CPU的信號輸入端，變頻器的通訊端連接CPU的信號通訊端，CPU的數(shù)據(jù)端設置有觸摸顯示屏。本實用新型從變頻器取得各種運行參數(shù)，通過CPU進行運算處理，實現(xiàn)無需在抽油機光桿或游梁等位置上安裝任何載荷傳感器、壓力傳感器等裝置，無需停機卸載等，即可準確、可靠地測量出抽油機的示功圖。
文檔編號G01B7/02GK201162664SQ20082001734
公開日2008年12月10日 申請日期2008年1月31日 優(yōu)先權日2008年1月31日
發(fā)明者耿玉泉 申請人:淄博亞華電子有限公司