專(zhuān)利名稱(chēng)：一種抽油機(jī)智能節(jié)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種抽油機(jī)，具體地說(shuō)是抽油機(jī)智能節(jié)電器。
背景技術(shù)：
隨著油田原油的不斷開(kāi)采，老油田的低產(chǎn)井越來(lái)越多，貧油、油層不均勻或原油粘度不均勻的油井使用，使油井泵空或空撈的現(xiàn)象也越來(lái)越嚴(yán)重，合理地控制抽油機(jī)的運(yùn)行工況，可以達(dá)到節(jié)電、防止液擊引起的油桿斷裂以及抽油機(jī)磨損減少的目的。交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)通過(guò)抽油桿的上下運(yùn)動(dòng)將原油抽汲到地面上來(lái)，抽油機(jī)總體效率很低，抽油機(jī)用電量占到原油開(kāi)采成本的35%左右，是采油成本居高不下的一個(gè)主要原因，因而實(shí)現(xiàn)抽油
機(jī)的節(jié)能控制，對(duì)降低開(kāi)采成本具有重要意義。抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷狀況是影響抽油機(jī)能耗的主要因素。抽油機(jī)工作效率不高的主要原因是其載荷特性與所用交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性不相匹配，電機(jī)的負(fù)載率過(guò)低致使電機(jī)以較低的效率運(yùn)行。目前抽油井上應(yīng)用的節(jié)能技術(shù)主要用于地面部分，并且主要針對(duì)抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)及其拖動(dòng)裝置(電機(jī)和配電箱)的性能展開(kāi)的。一般包括以下四種I、變頻調(diào)節(jié)器節(jié)能通過(guò)改變輸出頻率來(lái)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，降低給電機(jī)的端電壓從而降低電機(jī)的有功功率，大幅度節(jié)省電能。其缺陷是設(shè)備成本較高，控制系統(tǒng)復(fù)雜，在油田的惡劣環(huán)境下工作，其可靠性防盜等都成問(wèn)題。2、電容動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償通過(guò)電機(jī)的就地補(bǔ)償來(lái)提高電機(jī)的功率因數(shù)，提高電網(wǎng)的利用率，簡(jiǎn)單、成本低。缺點(diǎn)是不能減小有功損耗，從而達(dá)不到有功省電的目的。3、繼電接觸器調(diào)壓節(jié)能將電機(jī)定子繞組為Λ接法，起動(dòng)時(shí)為Y接法，啟動(dòng)電壓降低，接近額定轉(zhuǎn)矩時(shí)，再將定子繞組改為Λ接法。此方法控制簡(jiǎn)單，但節(jié)電效果不明顯。4、可控硅調(diào)壓一般稱(chēng)之為電機(jī)的軟啟動(dòng)，通過(guò)采用晶閘管調(diào)壓電路來(lái)控制電壓的大小，節(jié)電效果較好，但是電源電流波形發(fā)生畸變，電網(wǎng)諧波污染嚴(yán)重，另外在油田的惡劣環(huán)境下，其可靠性等都受到制約，同時(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。抽油機(jī)的工作能力是一個(gè)固定不變的量。對(duì)于產(chǎn)液量不足的油井來(lái)說(shuō),抽油機(jī)的工作能力必然過(guò)剩，泵空或空撈現(xiàn)象很?chē)?yán)重，會(huì)導(dǎo)致泵效很低，致使抽油機(jī)常常處于半負(fù)荷或輕負(fù)荷的工作狀態(tài)。傳統(tǒng)的解決方法一是使用定時(shí)器間歇抽油；二是靠人工操作定時(shí)啟停抽油機(jī)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用這些作法不是不能最大限度的節(jié)電就是不能發(fā)揮油井的最大生產(chǎn)能力。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種抽油機(jī)智能節(jié)電裝置，該節(jié)電裝置可以在保證抽油機(jī)發(fā)揮最大生產(chǎn)能力的情況下最大限度的節(jié)電。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所提出的技術(shù)方案為一種抽油機(jī)智能節(jié)電器，包括信號(hào)接收模塊、主控模塊、信號(hào)分析模塊以及上位機(jī)；所述信號(hào)接收模塊與主控模塊相接，主控模塊與信號(hào)分析模塊以及上位機(jī)相接。[0011]所述信號(hào)接收模塊包括液面?zhèn)鞲衅?、流量傳感器以及A/D轉(zhuǎn)換器，所述液面?zhèn)鞲衅?、流量傳感器均與A/D轉(zhuǎn)換器相接，A/D轉(zhuǎn)換器與主控模塊相接。所述主控模塊為STC89C52單片機(jī)。所述信號(hào)分析模塊包括順次相接的光電隔離電路、信號(hào)放大電路、模糊控制器、絕緣柵雙極型晶體管IGBT、交流電動(dòng)機(jī)JD以及溫度電流檢測(cè)電路，在交流電動(dòng)機(jī)JD上還接有三相電源；光電隔離電路與主控模塊相接，溫度電流檢測(cè)電路也與主控模塊相接。所述主控模塊與上位機(jī)之間還接有串行通信模塊。節(jié)電原理如下I、通過(guò)液面?zhèn)鞲衅髯詣?dòng)感應(yīng)油井井下動(dòng)液面的變化，以此判斷井下是否有油(液)
可抽吸，從而準(zhǔn)確控制抽油機(jī)的啟停狀態(tài)，有效地避免了空抽發(fā)生，大幅減少無(wú)效行程，提高泵的充滿度而節(jié)電。抽油機(jī)智能節(jié)電器是以微電腦技術(shù)為基礎(chǔ)的智能化控制裝置，能自動(dòng)測(cè)知抽油機(jī)的實(shí)際負(fù)荷。當(dāng)井內(nèi)液量積存較低時(shí)，自動(dòng)令抽油機(jī)停止工作。只有當(dāng)井內(nèi)液量恢復(fù)到滿足再次連續(xù)滿抽的條件時(shí)，抽油機(jī)才會(huì)再次啟動(dòng)，保證了抽油機(jī)不做無(wú)用功，減少低效及無(wú)效抽取。2、應(yīng)用流量傳感器確定泵的充滿度，通過(guò)單片機(jī)感知和計(jì)算，根據(jù)井下負(fù)荷的變化而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制，根本上解決了抽油機(jī)低效抽取的問(wèn)題，從而有效地實(shí)現(xiàn)節(jié)約電力。3、可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油井的運(yùn)行參數(shù)，及時(shí)顯示與記錄，并通過(guò)智能分析，自反饋優(yōu)化參數(shù)，得出最優(yōu)工況參數(shù)，使抽油機(jī)以最優(yōu)工況進(jìn)行抽油。4、反充電回饋，自動(dòng)識(shí)別上、下沖程。為了節(jié)電，可在抽油機(jī)做回復(fù)動(dòng)作時(shí)將能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，用到抽油動(dòng)作中，進(jìn)行功率補(bǔ)償。采用回饋制動(dòng)方式，將電能回饋到原電網(wǎng)。如果沖程進(jìn)行到某一程度出現(xiàn)抽油機(jī)帶動(dòng)電機(jī)的情況時(shí)，則該系統(tǒng)適時(shí)關(guān)閉電機(jī)上的端電壓，利用抽油機(jī)滑行達(dá)到節(jié)能的目的，即調(diào)不調(diào)速都節(jié)能；5、引進(jìn)了模糊控制器，增加軟啟動(dòng)功能，減小頻繁啟動(dòng)對(duì)設(shè)備的沖擊。并實(shí)現(xiàn)了對(duì)IGBT控制角α的調(diào)節(jié)，可以較好地解決被控對(duì)象模型的不確定性問(wèn)題。6、故障檢測(cè)保護(hù)，可對(duì)過(guò)電壓、過(guò)電流、低電壓、過(guò)載、過(guò)熱、自啟動(dòng)失敗保護(hù)、報(bào)警、等故障進(jìn)行智能監(jiān)測(cè)控制調(diào)節(jié)。7、數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)功能、聯(lián)網(wǎng)和通信以及遙控遙測(cè)功能，并能適應(yīng)油田的環(huán)境要求，操作簡(jiǎn)單，智能化程度高。抽油機(jī)智能節(jié)電器是通過(guò)避免泵充滿度不足和提高泵效的方式而節(jié)電，所以節(jié)電器表現(xiàn)出以下的節(jié)電規(guī)律抽油機(jī)的泵效越低就可能獲得越高的節(jié)電率；低產(chǎn)井比高產(chǎn)井更容易獲得高的節(jié)電率；深井的節(jié)電效果會(huì)比淺井的節(jié)電效果好。有益效果本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)I、應(yīng)用傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)，通過(guò)對(duì)井下液面積存和泵中油量的感知，精確感知抽油機(jī)負(fù)荷變化，優(yōu)化控制模式，隨負(fù)荷變化動(dòng)態(tài)調(diào)整抽油機(jī)啟、停的時(shí)間及交流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電壓。2、減少抽油機(jī)由于空撈或泵空而造成的功率浪費(fèi)，節(jié)電率高達(dá)30% 80%(取決于泵效)；3、實(shí)時(shí)故障監(jiān)測(cè)，減少故障發(fā)生率，優(yōu)化運(yùn)行狀態(tài)，有效提高油井相對(duì)產(chǎn)量；[0029]4、避免無(wú)功運(yùn)行，減少機(jī)件磨損，降低設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。5、數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)功能、聯(lián)網(wǎng)和通信以及遙控遙測(cè)功能，并能根據(jù)具體的運(yùn)行工況對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，可適應(yīng)油田的環(huán)境要求，操作簡(jiǎn)單，智能化程度高。

圖I為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。如圖I所示，一種抽油機(jī)智能節(jié)電器，包括液面?zhèn)鞲衅?、流量傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、主控模塊STC89C52單片機(jī)、光電隔離電路、信號(hào)放大電路、模糊控制器、絕緣柵雙極型晶體管IGBT、交流電動(dòng)機(jī)JD、溫度電流檢測(cè)電路、三相電源、串行通信模塊、上位機(jī)。包括液面?zhèn)鞲衅髋c流量傳感器跟A/D轉(zhuǎn)換器相接，A/D轉(zhuǎn)換器相接跟主控模塊STC89C52單片機(jī)相接，主控模塊STC89C52單片機(jī)相接還接有串行通信模塊跟光電隔離電路，串行通信模塊還與上位機(jī)相接，光電隔離電路與信號(hào)放大電路相接，信號(hào)放大電路與模糊控制器相接，模糊控制器與絕緣柵雙極型晶體管IGBT相接，絕緣柵雙極型晶體管IGBT與交流電動(dòng)機(jī)JD相接，交流電動(dòng)機(jī)JD與溫度電流檢測(cè)電路以及三相電源相接，溫度電流檢測(cè)電路還與主控模塊STC89C52單片機(jī)相接。上述各模塊主要功能如下I、液面?zhèn)鞲衅鲗?duì)于產(chǎn)液量不足的油井來(lái)說(shuō)，抽油機(jī)的工作能力必然過(guò)剩，空抽現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致泵效很低。使用液面?zhèn)鞲衅鲗?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井下液體積存，設(shè)定井下積液液面的高度值，使得抽油機(jī)的間開(kāi)周期與油井的供液能力相匹配，只有當(dāng)井內(nèi)液量恢復(fù)到滿足再次連續(xù)抽油的條件，抽油機(jī)才會(huì)再次啟動(dòng)，保證了抽油機(jī)不做無(wú)用功，減少低效或無(wú)效抽取而造成的電能浪費(fèi)。2、流量傳感器抽油機(jī)均普遍存在抽取能力大于油井實(shí)際負(fù)荷的問(wèn)題，因此，泵空或空撈現(xiàn)象便相伴而生。泵空增加無(wú)效行程，浪費(fèi)大量電能。流量傳感器通過(guò)感應(yīng)監(jiān)測(cè)泵內(nèi)的油量，得出電動(dòng)機(jī)的實(shí)際負(fù)荷大小，并根據(jù)負(fù)載率的變化，在滿足電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩的情況下，自動(dòng)選擇最佳功率點(diǎn)提供抽油機(jī)電機(jī)的用電，從而從根本上消除了由于泵空現(xiàn)象所導(dǎo)致的無(wú)效抽取。3、STC89C52 :數(shù)字處理和智能化控制，可在線編程，在此處相當(dāng)于下位機(jī)，能及時(shí)接受處理數(shù)據(jù)，并準(zhǔn)確地動(dòng)態(tài)調(diào)整電機(jī)的供電電壓與電流，使電機(jī)的輸出功率與負(fù)載精確匹配。4、串行通信模塊和上位機(jī)通過(guò)串行通信模塊，可以人為的直接發(fā)出操控命令，并在屏幕上顯示各種信號(hào)變化(液壓，水位，溫度等)。6、光隔即光電隔離電路，把干擾源和易干擾的部分隔離開(kāi)來(lái)，是測(cè)控裝置與現(xiàn)場(chǎng)僅保持信號(hào)聯(lián)系，而不直接發(fā)生電的聯(lián)系。5、模糊控制器實(shí)現(xiàn)了對(duì)IGBT控制角α的調(diào)節(jié)，可以較好地解決被控對(duì)象模型的不確定性問(wèn)題。減少了對(duì)硬件資源的要求，能在較低的峰值條件下產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩。6、溫度、電流檢測(cè)電路通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)電流和溫度的變化，進(jìn)而監(jiān)控抽油機(jī)
的運(yùn)行情況，減少故障發(fā)生時(shí)間，增加電動(dòng)機(jī)的壽命。
權(quán)利要求1.一種抽油機(jī)智能節(jié)電器，其特征在于包括信號(hào)接收模塊、主控模塊、信號(hào)分析模塊以及上位機(jī)；所述信號(hào)接收模塊與主控模塊相接，主控模塊與信號(hào)分析模塊以及上位機(jī)相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種抽油機(jī)智能節(jié)電器，其特征在于所述信號(hào)接收模塊包括液面?zhèn)鞲衅鳌⒘髁總鞲衅饕约癆/D轉(zhuǎn)換器，所述液面?zhèn)鞲衅鳌⒘髁總鞲衅骶cA/D轉(zhuǎn)換器相接，A/D轉(zhuǎn)換器與主控模塊相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種抽油機(jī)智能節(jié)電器，其特征在于所述主控模塊為STC89C52單片機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種抽油機(jī)智能節(jié)電器，其特征在于所述信號(hào)分析模塊包括順次相接的光電隔離電路、信號(hào)放大電路、模糊控制器、絕緣柵雙極型晶體管IGBT、交流電動(dòng)機(jī)JD以及溫度電流檢測(cè)電路，在交流電動(dòng)機(jī)JD上還接有三相電源；光電隔離電路與主控模塊相接，溫度電流檢測(cè)電路也與主控模塊相接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種抽油機(jī)智能節(jié)電器，其特征在于所述主控模塊與上位機(jī)之間還接有串行通信模塊。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種抽油機(jī)智能節(jié)電器，該節(jié)電器包括信號(hào)接收模塊、主控模塊、信號(hào)分析模塊以及上位機(jī)；所述信號(hào)接收模塊與主控模塊相接，主控模塊與信號(hào)分析模塊以及上位機(jī)相接。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、應(yīng)用傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)，精確感知抽油機(jī)負(fù)荷變化，優(yōu)化控制模式，隨負(fù)荷變化動(dòng)態(tài)調(diào)整抽油機(jī)啟、停的時(shí)間及交流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電壓；2、減少抽油機(jī)由于空撈或泵空而造成的電能浪費(fèi)，節(jié)電率高達(dá)30%～80%；3、實(shí)時(shí)故障監(jiān)測(cè)，減少故障發(fā)生率，有效提高油井相對(duì)產(chǎn)量；4、避免無(wú)功運(yùn)行，減少機(jī)件磨損，降低設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。5、數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)功能、聯(lián)網(wǎng)和通信以及遙控遙測(cè)功能，并能根據(jù)具體的運(yùn)行狀況對(duì)其實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整，操作簡(jiǎn)單，智能化程度高。
文檔編號(hào)G05B19/418GK202583847SQ20122017508
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者楊全武, 胡宏梅 申請(qǐng)人:太倉(cāng)新點(diǎn)石能源科技有限公司