專利名稱：油井綜合監(jiān)控儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
/H力~ 不口皿 工IX技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種電子監(jiān)控設(shè)備，具體涉及一種用于監(jiān)控油井工作狀態(tài)和產(chǎn)油狀況的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
[0002]在我國，由于大部分油井地理位置偏僻，給現(xiàn)有的人工管理帶來極大的不便。特別是當油田中的油井電力系統(tǒng)遭到自然及人為破壞以及其他原因而造成停井或發(fā)生嚴重事故時，或者是井口壓力、溫度等參量不正常時，由于工作人員無法及時發(fā)現(xiàn)，使油井出現(xiàn)問題而無法及時得到處理和調(diào)整，這種情況對油井正常生產(chǎn)造成了極大的損失。[0003]目前，全國各地各采油廠已不同程度地采用油井監(jiān)控設(shè)備。但目前各種功能產(chǎn)品涉及的廠商數(shù)量比較多，水平參差不齊，也暴露出很多的問題，主要表現(xiàn)在油井現(xiàn)場設(shè)備可靠性差，可維護性差，不能承受油井現(xiàn)場惡劣的工作環(huán)境(包括高溫、低溫、潮濕和沙塵)。更重要的是，設(shè)備之間通訊數(shù)據(jù)規(guī)約和格式開放性不夠，往往是各個廠家互不兼容，油井數(shù)據(jù)不能共享，系統(tǒng)復(fù)雜，儀器儀表多，成本高且維護費用高。發(fā)明內(nèi)容[0004]針對現(xiàn)有油井監(jiān)控設(shè)備存在的缺陷，本實用新型提供一種可對油井抽油機電量、 壓力、差壓、流量、油井平衡度等多種數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集、計算、分析的油井綜合監(jiān)控儀。[0005]解決上述技術(shù)問題的具體技術(shù)方案是，一種油井綜合監(jiān)控儀，其特征是:由電源模塊、電流互感器、基準電壓芯片、運算放大器、單片機、通訊芯片和非易失性存儲器組成；各器件的連接關(guān)系是:基準電壓芯片2931的I腳連接到電源模塊的12V VDD輸出端，基準電壓芯片2931的5V輸出端3腳連接單片機microchip dsPIC30F6014的24腳，基準芯片 LM336-2.5的C腳接地，B腳連接電阻RlO —端，電阻RlO另一端連接電源模塊的12V VDD, 基準芯片LM336-2.5的B腳連接第一運算放大器TLC2264的5腳，第一運算放大器TLC2264 的7腳連接單片機microchip dsPIC30F6014的18腳，采樣的抽油機設(shè)備的三相電壓UA、 UB,UC分別連接分壓電阻R1、分壓電阻R2和分壓電阻R3，電壓UA經(jīng)Rl分壓后的信號端連接第一運算放大器TLC2264的2腳，電阻R18分別連接第一運算放大器TLC2264的2腳和I 腳；電壓UB經(jīng)R2分壓后的信號端連接第一運算放大器TLC2264的13腳，電阻R19分別連接第一運算放大器TLC2264的13腳和14腳；電壓UC經(jīng)R3分壓后的信號端連接第一運算放大器TLC2264的9腳，電阻R20分別連接第一運算放大器TLC2264的9腳和8腳；第一運算放大器TLC2264的三相電壓信號的輸出腳I腳、14腳和8腳分別連接單片機microchip dspic30F6014的17腳、15腳和22腳；采樣的抽油機設(shè)備的三相電流連接電流互感器CTA、 CTB和CTC的輸入端，電流互感器CTA、CTB和CTC的輸出端分別連接電阻R5、電阻R6和電阻R7的一端，電阻R5另一端經(jīng)電阻R12后連接第二運算放大器TLC2264的2腳，電阻R15 分別連接第二運算放大器TLC2264的2腳和I腳；電阻R6另一端經(jīng)R13后連接第二運算放大器TLC2264的13腳，電阻R16分別連接 第二運算放大器TLC2264的13腳和14腳；電阻R7另一端連接第二運算放大器TLC2264的9腳，電阻Rl7分別連接第二運算放大器TLC2264 的8腳和9腳；第二運算放大器TLC2264的三相信號輸出腳I腳、14腳和8腳分別接入單片機microchip dspic30F6014的16腳、21腳和27腳；測量井口壓力和差壓數(shù)值的兩路 4-20mA模擬量信號輸出端連接電阻R25和電阻R26的一端，電阻R25的另一端經(jīng)電阻R21 后連接到第三運算放大器TLC2264的9腳，電阻R26的另一端經(jīng)電阻R22后連接到第三運算放大器TLC2264的13腳，第三運算放大器TLC2264的輸出信號8腳和14腳分別連接單片機microchip dspic30F6014的28腳和29腳；電源模塊輸入端連接220V交流輸入電源， 電源模塊的5V直流電壓輸出端連接各個用電器件的電源輸入端。[0006]本實用新型的有益效果:提供了一種使用單片機以及少量外圍電路，即可實現(xiàn)測量油井抽油機電量、壓力、差壓、流量、油井平衡度等重要油井參數(shù)，實現(xiàn)設(shè)備的集約化。[0007]本實用新型具有測量精確，功能全面，操作簡便，成本低廉等特點。在各種傳統(tǒng)的油田設(shè)備的基礎(chǔ)上，可以直接接入電量和壓力等多種采集傳感器的信號，不依賴多種設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，針對油井現(xiàn)場的特殊要求，給出了一種可兼顧的監(jiān)控方案，給油田的管理帶來了極大的方便。同時增加了油井平衡度的計算功能，既能延長抽油機的使用壽命，又可節(jié)約電能。


[0008]圖1是本實用新型的硬件連接框圖；[0009]圖2是本實用新型的測量部分電路原理圖。
具體實施方式
[0010]結(jié)合附圖詳細說明本實用新型的結(jié)構(gòu)。[0011]—種油井綜合監(jiān)控儀，如圖1、圖2所示。[0012]油井綜合監(jiān)控儀將電量測量，電能累計，壓力，差壓監(jiān)測，油井瞬時、分時、總計流量進行累計，抽油機平衡度考核，油井各種故障報警等功能集成在同一設(shè)備內(nèi)，各種數(shù)據(jù)互為參考、統(tǒng)一分析，實時將油井的工作狀態(tài)通過主要參變量傳輸給上位機系統(tǒng)。[0013]電源模塊采用市售通用品，它將220V交流輸入電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榻o整個電路各個模塊供電的直流電壓?？刂破鬟x用美國微芯公司的單片機Microchip dsPIC30F6014，它采用高性能的16位(數(shù)據(jù))改良的哈佛架構(gòu)。程序計數(shù)器(PC)為24位寬，可以尋址高達4M X 24位的用戶程序存儲器空間。其DSP引擎具備一個高速17位X 17位乘法器、一個 40位ALU、兩個40位飽和累加器和一個40位雙向桶形移位寄存器。單片機Microchip dsPIC30F6014系列高達30MIP的工作速度，靈活的看門狗定時器，超大容量的數(shù)據(jù)存儲空間，12位高精確度AD轉(zhuǎn)換模塊，同時它的可靠性和穩(wěn)定性完全能夠適應(yīng)電網(wǎng)的波動與干擾，是一種針對于復(fù)雜現(xiàn)場電量測量的單片機。油井綜合監(jiān)控儀通過取樣三相電壓和外部電流互感器將測量的電壓、電流采樣信號采集到設(shè)備內(nèi)，同時經(jīng)由壓力和差壓傳感器得到的表示壓力大小的4-20mA模擬量信號也傳輸?shù)皆O(shè)備的采集口。單片機Microchip dsPIC30F6014 內(nèi)裝有程序軟件，它采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機內(nèi)部的計算和分析，得到電網(wǎng)的三相電壓、電流、有功功率、功率因數(shù)和電能的電量，以及井口壓力、差壓等油井狀態(tài)量，并根據(jù)得到的數(shù)據(jù)進一步得到抽油機的平衡度和油井的流量，其中平衡度不滿足809^120%之間，則抽油機不平衡輸出發(fā)生動作提示告警，外部實時時鐘信號為告警等事件提供時標， 所有斷電后需要保存的數(shù)據(jù)，如電能、設(shè)備參數(shù)等都存放在非易失性存儲器中，每次上電均 可讀出。設(shè)備根據(jù)當前的電能情況，輸出電能脈沖，為設(shè)備測量準確度的校正和檢測提供接 口。同時所有數(shù)據(jù)通過RS485通訊接口與上位機進行數(shù)據(jù)交換和遠方控制。[0014]主要測量器件的電路連接關(guān)系是:安森美公司的基準電壓芯片2931的I腳連接到 電源模塊的12V VDD輸出端，基準電壓芯片2931的5V輸出端3腳連接單片機microchip dsPIC30F6014的24腳，安森美公司的基準芯片LM336-2.5的C腳接地，B腳連接電阻RlO 一端，電阻RlO另一端連接電源模塊的12V VDD,基準芯片LM336-2.5的B腳連接德州儀 器公司的第一運算放大器TLC2264的5腳，第一運算放大器TLC2264的7腳連接單片機 microchip dsPIC30F6014的18腳，采樣的抽油機設(shè)備的三相電壓UA、UB、UC分別連接分壓 電阻R1、分壓電阻R2和分壓電阻R3，電壓UA經(jīng)Rl分壓后的信號端連接第一運算放大器 TLC2264的2腳，電阻R18分別連接第一運算放大器TLC2264的2腳和I腳；電壓UB經(jīng)R2 分壓后的信號端連接第一運算放大器TLC2264的13腳，電阻R19分別連接第一運算放大器 TLC2264的13腳和14腳；電壓UC經(jīng)R3分壓后的信號端連接第一運算放大器TLC2264的9 腳，電阻R20分別連接第一運算放大器TLC2264的9腳和8腳；第一運算放大器TLC2264的 三相電壓信號的輸出腳I腳、14腳和8腳分別連接單片機microchip dspic30F6014的17 腳、15腳和22腳；采樣的抽油機設(shè)備的三相電流連接電流互感器CTA、CTB和CTC的輸入端， 電流互感器CTA、CTB和CTC的輸出端分別連接電阻R5、電阻R6和電阻R7的一端，電阻R5 另一端經(jīng)電阻R12后連接第二運算放大器TLC2264的2腳，電阻R15分別連接第二運算放 大器TLC2264的2腳和I腳；電阻R6另一端經(jīng)電阻Rl3后連接第二運算放大器TLC2264的 13腳，電阻R16分別連接第二運算放大器TLC2264的13腳和14腳；電阻R7另一端連接第 二運算放大器TLC2264的9腳，電阻R17分別連接第二運算放大器TLC2264的8腳和9腳； 第二運算放大器TLC2264的三相信號輸出腳I腳、14腳和8腳分別接入單片機microchip dspic30F6014的16腳、21腳和27腳；測量井口壓力和差壓數(shù)值的兩路4_20mA模擬量信號 輸出端連接電阻R25和電阻R26的一端，電阻R25的另一端經(jīng)電阻R21后連接到第三運算 放大器TLC2264的9腳，電阻R26的另一端經(jīng)電阻R22后連接到第三運算放大器TLC2264 的13腳，第三運算放大器TLC2264的輸出信號8腳和14腳分別連接單片機microchip dspic30F6014 的 28 腳和 29 腳。[0015]油井綜合監(jiān)控儀的電壓和電流采集是通過外部電壓接入和電流互感器采樣得到 線路中的三相電壓和電流，壓力和差壓是對通過多路壓力傳感器給出的4-20mA模擬量信 號進行采集，這幾組采樣得到的信號分別經(jīng)分壓電阻和運算放大器處理進入單片機的ADC 模塊，通過轉(zhuǎn)換后，計算得出所測線路中的各種電量值、電能值、壓力值、差壓值，通過對信 號值的進一步分析和計算得到油井瞬時流量和抽油機平衡度。通訊模塊式通過標準RS485 接口與上位監(jiān)控系統(tǒng)通訊，把實時測得的數(shù)據(jù)量和油井工作狀態(tài)等信息上傳，用于采油廠 的監(jiān)控系統(tǒng)主機對各油井的集中管理。[0016]本實用新型通過對所測油井的重要數(shù)據(jù)的監(jiān)控，獨立實現(xiàn)對電量的計量、油井壓 力和溫度的測量以及抽油機平衡度的分析，將油井和抽油機的工作狀態(tài)傳輸給油田數(shù)據(jù)中 心，可大大減少抽油機故障的出現(xiàn)，合理化電力配置，提高油井產(chǎn)量。
權(quán)利要求1.一種油井綜合監(jiān)控儀，其特征是:由電源模塊、電流互感器、基準電壓芯片、運算放 大器、單片機、通訊芯片和非易失性存儲器組成；各器件的連接關(guān)系是:基準電壓芯片2931 的I腳連接到電源模塊的12V VDD輸出端，基準電壓芯片2931的5V輸出端3腳連接單片機 microchip dsPIC30F6014的24腳，基準芯片LM336-2.5的C腳接地，B腳連接電阻RlO 一 端，電阻RlO另一端連接電源模塊的12V VDD，基準芯片LM336-2.5的B腳連接第一運算放 大器TLC2264的5腳，第一運算放大器TLC2264的7腳連接單片機microchip dsPIC30F6014 的18腳，采樣的抽油機設(shè)備的三相電壓UA、UB、UC分別連接分壓電阻R1、分壓電阻R2和分 壓電阻R3，電壓UA經(jīng)Rl分壓后的信號端連接第一運算放大器TLC2264的2腳，電阻R18分 別連接第一運算放大器TLC2264的2腳和I腳；電壓UB經(jīng)R2分壓后的信號端連接第一運 算放大器TLC2264的13腳，電阻R19分別連接第一運算放大器TLC2264的13腳和14腳； 電壓UC經(jīng)R3分壓后的信號端連接第一運算放大器TLC2264的9腳，電阻R20分別連接第 一運算放大器TLC2264的9腳和8腳；第一運算放大器TLC2264的三相電壓信號的輸出腳 I腳、14腳和8腳分別連接單片機microchip dspic30F6014的17腳、15腳和22腳；采樣的 抽油機設(shè)備的三相電流連接電流互感器CTA、CTB和CTC的輸入端，電流互感器CTA、CTB和 CTC的輸出端分別連接電阻R5、電阻R6和電阻R7的一端，電阻R5另一端經(jīng)電阻R12后連 接第二運算放大器TLC2264的2腳，電阻R15分別連接第二運算放大器TLC2264的2腳和I 腳；電阻R6另一端經(jīng)電阻R13后連接第二運算放大器TLC2264的13腳，電阻R16分別連接 第二運算放大器TLC2264的13腳和14腳；電阻R7另一端連接第二運算放大器TLC2264的 9腳，電阻R17分別連接第二運算放大器TLC2264的8腳和9腳；第二運算放大器TLC2264 的三相信號輸出腳I腳、14腳和8腳分別接入單片機microchip dspic30F6014的16腳、 21腳和27腳；測量井口壓力和差壓數(shù)值的兩路4-20mA模擬量信號輸出端連接電阻R25和 電阻R26的一端，電阻R25的另一端經(jīng)電阻R21后連接到第三運算放大器TLC2264的9腳， 電阻R26的另一端經(jīng)電阻R22后連接到第三運算放大器TLC2264的13腳，第三運算放大器 TLC2264的輸出信號8腳和14腳分別連接單片機microchip dspic30F6014的28腳和29 腳；電源模塊輸入端連接220V交流輸入電源，電源模塊的5V直流電壓輸出端連接各個用電 器件的電源輸入端。
專利摘要一種油井綜合監(jiān)控儀，基準電壓芯片輸出端連接單片機，基準芯片的B腳連接第一運算放大器，第一運算放大器連接單片機；采樣的抽油機設(shè)備的三相電壓的信號端連接第一運算放大器；采樣的抽油機設(shè)備的三相電流的輸出端分別連接第二運算放大器，第二運算放大器連接單片機；測量井口壓力和差壓數(shù)值的兩路4-20mA模擬量信號輸出端連接第三運算放大器，第三運算放大器的輸出信號連接單片機。本監(jiān)控儀在傳統(tǒng)油田設(shè)備的基礎(chǔ)上，直接接入電量和壓力多種采集傳感器的信號，針對油井現(xiàn)場的特殊要求，給出了一種可兼顧的監(jiān)控方案，方便油田的管理。增加了油井平衡度的計算功能，延長抽油機的使用壽命，具有測量精確，操作簡便，成本低廉等特點。
文檔編號G01D21/02GK202974339SQ201220677460
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者沈杰, 苑智偉, 王野, 張丹 申請人:丹東華通測控有限公司