專(zhuān)利名稱(chēng)：螺桿泵井光桿的扭矩、轉(zhuǎn)速、軸向力無(wú)線(xiàn)通信測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型具體涉及一種螺桿泵井光桿工況參數(shù)的測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
專(zhuān)利號(hào)為200320111403的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種無(wú)線(xiàn)通信式螺桿泵采油測(cè)試儀，它由傳感器、信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)和主機(jī)組成，它的傳感器由圓筒形的彈性體和兩個(gè)橋式應(yīng)變計(jì)組成，其中一個(gè)橋式應(yīng)變計(jì)作為光桿的扭矩測(cè)量，另一個(gè)作為光桿的軸向力測(cè)量。上述測(cè)試儀只對(duì)光桿的扭矩和軸向力進(jìn)行測(cè)量，而缺乏對(duì)光桿的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量。由于螺桿泵井在油田的不同區(qū)塊、不同泵型、不同驅(qū)動(dòng)裝置之間工況差異很大，相當(dāng)一部分油井實(shí)際轉(zhuǎn)速低于設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速，這樣給油井產(chǎn)液計(jì)量帶來(lái)很大誤差；而且，根據(jù)目前研究發(fā)現(xiàn)，在螺桿泵井工況分析中，螺桿泵井光桿的扭矩、拉力測(cè)量需要結(jié)合準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)速測(cè)量才能更有效地提高工況分析的準(zhǔn)確率，其設(shè)計(jì)思想類(lèi)似于現(xiàn)今全世界通用的抽油機(jī)井功圖測(cè)試技術(shù)，即測(cè)量光桿沖程、沖次與光桿拉力來(lái)進(jìn)行油井工況分析，所以對(duì)光桿的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量是十分重要的。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)通信式螺桿泵采油測(cè)試儀缺少對(duì)光桿的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量以致無(wú)法對(duì)油井工況進(jìn)行準(zhǔn)確分析的問(wèn)題，從而研制了一種螺桿泵井光桿的扭矩、轉(zhuǎn)速、軸向力無(wú)線(xiàn)通信測(cè)量裝置。
本實(shí)用新型由傳感器1、信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)2和主機(jī)3組成，傳感器1包含圓筒形的彈性體1-1、用于采集軸向力參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)1-2和用于采集扭矩參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)1-3組成，信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)2包含用于處理軸向力參數(shù)的前置放大器2-1、用于處理扭矩參數(shù)的前置放大器2-2和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路2-3、單片機(jī)2-4和無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊2-5組成，用于采集軸向力參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)1-2和用于采集扭矩參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)1-3固化在圓筒形的彈性體1-1的表面上，用于采集軸向力參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)1-2和用于采集扭矩參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)1-3的輸出端分別通過(guò)用于處理軸向力參數(shù)的前置放大器2-1和用于處理扭矩參數(shù)的前置放大器2-2連接信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)2中數(shù)模轉(zhuǎn)換電路2-3的兩個(gè)輸入端，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路2-3的輸出端連接單片機(jī)2-4的一個(gè)輸入端，單片機(jī)2-4的輸出端連接無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊2-5的輸入端，信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)2發(fā)射無(wú)線(xiàn)電波，主機(jī)3接收上述無(wú)線(xiàn)電波；傳感器1還含有用于采集轉(zhuǎn)速參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)1-4，信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)2還含有用于處理轉(zhuǎn)速參數(shù)的前置放大器2-6和A/D轉(zhuǎn)換模塊2-7，用于采集轉(zhuǎn)速參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)1-4固化在圓筒形的彈性體1-1的表面上，用于采集轉(zhuǎn)速參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)1-4的輸出端通過(guò)用于處理轉(zhuǎn)速參數(shù)的前置放大器2-6連接A/D轉(zhuǎn)換模塊2-7的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換模塊2-7的輸出端連接單片機(jī)2-4的另一個(gè)輸入端。
本實(shí)用新型的傳感器1可以同時(shí)采集螺桿泵井光桿的扭矩、轉(zhuǎn)速、軸向力三個(gè)參數(shù)，并通過(guò)信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)2送入主機(jī)3，主機(jī)3利用儲(chǔ)存在其內(nèi)部的螺桿泵專(zhuān)用診斷軟件程序?qū)Σ杉呐ぞ亍⑥D(zhuǎn)速、軸向力的數(shù)據(jù)進(jìn)行繪解，使螺桿泵采油井光桿載荷的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試診斷工作更加安全、簡(jiǎn)便和可靠。本實(shí)用新型增加了光桿的轉(zhuǎn)速測(cè)量，減小了油井產(chǎn)液計(jì)量的誤差，實(shí)現(xiàn)了正確評(píng)價(jià)油井產(chǎn)能，提高了螺桿泵井工況分析準(zhǔn)確率，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障或安全隱患，保證油井始終處于最佳轉(zhuǎn)速狀態(tài)下生產(chǎn)，為螺桿泵井的安全、高效生產(chǎn)提供有力保障。本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)速測(cè)量精度為1.0級(jí)，轉(zhuǎn)速測(cè)量的范圍為0～900rpm。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是傳感器1與信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)2的連接結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)2中用于處理轉(zhuǎn)速參數(shù)的前置放大器2-6的電路圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本具體實(shí)施方式
，本具體實(shí)施方式
由傳感器1、信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)2和主機(jī)3組成，傳感器1由圓筒形的彈性體1-1、用于采集軸向力參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)1-2、用于采集扭矩參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)1-3和用于采集轉(zhuǎn)速參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)1-4組成，信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)2由用于處理軸向力參數(shù)的前置放大器2-1、用于處理扭矩參數(shù)的前置放大器2-2、用于處理轉(zhuǎn)速參數(shù)的前置放大器2-6、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路2-3、A/D轉(zhuǎn)換模塊2-7、單片機(jī)2-4和無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊2-5組成，用于采集軸向力參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)1-2、用于采集扭矩參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)1-3和用于采集轉(zhuǎn)速參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)1-4固化在圓筒形的彈性體1-1的表面上，用于采集軸向力參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)1-2和用于采集扭矩參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)1-3的輸出端分別通過(guò)用于處理軸向力參數(shù)的前置放大器2-1和用于處理扭矩參數(shù)的前置放大器2-2連接信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)2中數(shù)模轉(zhuǎn)換電路2-3的兩個(gè)輸入端，用于采集轉(zhuǎn)速參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)1-4通過(guò)用于處理轉(zhuǎn)速參數(shù)的前置放大器2-6連接A/D轉(zhuǎn)換模塊2-7的輸入端，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路2-3和A/D轉(zhuǎn)換模塊2-7的輸出端分別連接單片機(jī)2-4的兩個(gè)輸入端，單片機(jī)2-4的輸出端連接無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊2-5的輸入端，信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)2發(fā)射無(wú)線(xiàn)電波，主機(jī)3接收上述無(wú)線(xiàn)電波。
具體實(shí)施方式
二結(jié)合圖3說(shuō)明本具體實(shí)施方式
，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是用于處理轉(zhuǎn)速參數(shù)的前置放大器2-6由第一運(yùn)算放大器Q1、第二運(yùn)算放大器Q2、第三運(yùn)算放大器Q3、電容C1、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9和第一直流電源+VA組成，用于采集轉(zhuǎn)速參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)1-4的一個(gè)輸出端連接第一運(yùn)算放大器Q1的同相輸入端，第一運(yùn)算放大器Q1的反相輸入端連接第二電阻R2的一端和第一電阻R1的一端，第二電阻R2的另一端連接第一運(yùn)算放大器Q1的輸出端和第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端連接第四電阻R4的一端和第三運(yùn)算放大器Q3的同相輸入端，第四電阻R4的另一端連接第三運(yùn)算放大器Q3的輸出端和A/D轉(zhuǎn)換模塊2-7的輸入端，第一電阻R1的另一端連接第六電阻R6的一端和第二運(yùn)算放大器Q2的反相輸入端，第六電阻R6的另一端連接第二運(yùn)算放大器Q2的輸出端和第七電阻R7的一端，用于采集轉(zhuǎn)速參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)1-4的另一個(gè)輸出端連接第二運(yùn)算放大器Q2的同相輸入端，第七電阻R7的另一端連接電容C1的一端、第三運(yùn)算放大器Q3的反相輸入端、第八電阻R8的一端和第九電阻R9的一端，電容C1和第九電阻R9的另一端連接第五電阻R5的一端并接地，第八電阻R8的另一端連接第五電阻R5的另一端和第一直流電源+VA的輸出端。前置放大器采用差動(dòng)放大放大器，這樣有利于信號(hào)靈敏度的提高，消除干擾噪聲。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本具體實(shí)施方式
，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)2中的單片機(jī)2-4采用PIC16F系列單片機(jī)，無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊2-5采用GSMD6的無(wú)線(xiàn)數(shù)傳收發(fā)模塊。與專(zhuān)利號(hào)為200320111403的無(wú)線(xiàn)通信式螺桿泵采油測(cè)試儀相比，系統(tǒng)電壓工作穩(wěn)定，有用功率提高了2倍，延長(zhǎng)了系統(tǒng)工作時(shí)間，增加了外置加固式防護(hù)設(shè)計(jì)，采用觸摸式簡(jiǎn)化鍵盤(pán)，完全滿(mǎn)足全天候現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試需要；并且信號(hào)的傳送范圍提高到30m以上。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本具體實(shí)施方式
，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是主機(jī)3的中心處理器采用PC104系列的嵌入式工控計(jì)算機(jī)，主機(jī)3的顯示器采用FSTN-LCD。與專(zhuān)利號(hào)為200320111403的無(wú)線(xiàn)通信式螺桿泵采油測(cè)試儀相比，上述工控機(jī)體積、重量減小近一半，顯示性能不易受環(huán)境影響，性能更加穩(wěn)定，特別適合于嵌入式和便攜式野外操作，并且為螺桿泵專(zhuān)用診斷軟件運(yùn)行時(shí)分析準(zhǔn)確率的提高提供了足夠的數(shù)據(jù)支持。
權(quán)利要求1.螺桿泵井光桿的扭矩、轉(zhuǎn)速、軸向力無(wú)線(xiàn)通信測(cè)量裝置，它由傳感器(1)、信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)(2)和主機(jī)(3)組成，傳感器(1)包含圓筒形的彈性體(1-1)、用于采集軸向力參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)(1-2)和用于采集扭矩參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)(1-3)組成，信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)(2)包含用于處理軸向力參數(shù)的前置放大器(2-1)、用于處理扭矩參數(shù)的前置放大器(2-2)和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路(2-3)、單片機(jī)(2-4)和無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊(2-5)組成，用于采集軸向力參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)(1-2)和用于采集扭矩參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)(1-3)固化在圓筒形的彈性體(1-1)的表面上，用于采集軸向力參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)(1-2)和用于采集扭矩參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)(1-3)的輸出端分別通過(guò)用于處理軸向力參數(shù)的前置放大器(2-1)和用于處理扭矩參數(shù)的前置放大器(2-2)連接信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)(2)中數(shù)模轉(zhuǎn)換電路(2-3)的兩個(gè)輸入端，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路(2-3)的輸出端連接單片機(jī)(2-4)的一個(gè)輸入端，單片機(jī)(2-4)的輸出端連接無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊(2-5)的輸入端，信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)(2)發(fā)射無(wú)線(xiàn)電波，主機(jī)(3)接收上述無(wú)線(xiàn)電波；其特征在于傳感器(1)還含有用于采集轉(zhuǎn)速參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)(1-4)，信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)(2)還含有用于處理轉(zhuǎn)速參數(shù)的前置放大器(2-6)和A/D轉(zhuǎn)換模塊(2-7)，用于采集轉(zhuǎn)速參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)(1-4)固化在圓筒形的彈性體(1-1)的表面上，用于采集轉(zhuǎn)速參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)(1-4)的輸出端通過(guò)用于處理轉(zhuǎn)速參數(shù)的前置放大器(2-6)連接A/D轉(zhuǎn)換模塊(2-7)的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換模塊(2-7)的輸出端連接單片機(jī)(2-4)的另一個(gè)輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿泵井光桿的扭矩、轉(zhuǎn)速、軸向力無(wú)線(xiàn)通信測(cè)量裝置，其特征在于用于處理轉(zhuǎn)速參數(shù)的前置放大器(2-6)由第一運(yùn)算放大器Q1、第二運(yùn)算放大器Q2、第三運(yùn)算放大器Q3、電容C1、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9和第一直流電源+VA組成，用于采集轉(zhuǎn)速參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)(1-4)的一個(gè)輸出端連接第一運(yùn)算放大器Q1的同相輸入端，第一運(yùn)算放大器Q1的反相輸入端連接第二電阻R2的一端和第一電阻R1的一端，第二電阻R2的另一端連接第一運(yùn)算放大器Q1的輸出端和第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端連接第四電阻R4的一端和第三運(yùn)算放大器Q3的同相輸入端，第四電阻R4的另一端連接第三運(yùn)算放大器Q3的輸出端和A/D轉(zhuǎn)換模塊(2-7)的輸入端，第一電阻R1的另一端連接第六電阻R6的一端和第二運(yùn)算放大器Q2的反相輸入端，第六電阻R6的另一端連接第二運(yùn)算放大器Q2的輸出端和第七電阻R7的一端，用于采集轉(zhuǎn)速參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)(1-4)的另一個(gè)輸出端連接第二運(yùn)算放大器Q2的同相輸入端，第七電阻R7的另一端連接電容C1的一端、第三運(yùn)算放大器Q3的反相輸入端、第八電阻R8的一端和第九電阻R9的一端，電容C1和第九電阻R9的另一端連接第五電阻R5的一端并接地，第八電阻R8的另一端連接第五電阻R5的另一端和第一直流電源+VA的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿泵井光桿的扭矩、轉(zhuǎn)速、軸向力無(wú)線(xiàn)通信測(cè)量裝置，其特征在于信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)(2)中的單片機(jī)(2-4)采用PIC16F系列單片機(jī)，無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊(2-5)采用GSMD6的無(wú)線(xiàn)數(shù)傳收發(fā)模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿泵井光桿的扭矩、轉(zhuǎn)速、軸向力無(wú)線(xiàn)通信測(cè)量裝置，其特征在于主機(jī)(3)的中心處理器采用PC104系列的嵌入式工控計(jì)算機(jī)，主機(jī)(3)的顯示器采用FSTN-LCD。
專(zhuān)利摘要螺桿泵井光桿的扭矩、轉(zhuǎn)速、軸向力無(wú)線(xiàn)通信測(cè)量裝置，它具體涉及一種螺桿泵井光桿工況參數(shù)的測(cè)試裝置，它是為了解決現(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)通信式螺桿泵采油測(cè)試儀缺少對(duì)光桿的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量以致無(wú)法對(duì)油井工況進(jìn)行準(zhǔn)確分析的問(wèn)題。本實(shí)用新型的傳感器1還含有用于采集轉(zhuǎn)速參數(shù)的橋式應(yīng)變計(jì)1－4，信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)2還含有用于處理轉(zhuǎn)速參數(shù)的前置放大器2－6和A/D轉(zhuǎn)換模塊2－7，1－4固化在彈性體1－1的表面上，1－4的輸出端通過(guò)2－6連接2－7的輸入端，2－7的輸出端連接單片機(jī)2－4的一個(gè)輸入端。本實(shí)用新型增加了光桿的轉(zhuǎn)速測(cè)量，減小了油井產(chǎn)液計(jì)量的誤差，能正確評(píng)價(jià)油井產(chǎn)能，提高了螺桿泵井工況分析準(zhǔn)確率，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障或安全隱患。
文檔編號(hào)G08C17/02GK2869822SQ20052002147
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2005年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月19日
發(fā)明者蔣召平, 王淼峰, 曹剛, 張穎, 梁淑霞 申請(qǐng)人:大慶油田有限責(zé)任公司