专利名称：一种可控变工况电动清蜡绞车的制作方法
一种可控变工况电动清蜡绞车，它是一种石油开采的辅助工具，用于油井以及采输油管管壁的石蜡清除。
在采油井使用一定的时间后，会在其油井以及采输油管的管壁上结有一定厚度的石蜡。当结蜡严重时，会减小油井及油管的横截面积，增大了抽油阻力。因而在油田生产中，须定期对油井进行清蜡作业。现在的清蜡作业，通常采用人力手工方法，使用操作人员手摇滚筒收放柔性缆绳的型式，在缆绳一端接一台除蜡板，除蜡板在管道中运动而除去积蜡。操作人员手工除蜡劳动强度高，速度也较慢。现在也有个别的除蜡机械，使用普通交流电动机带动收缆滚筒转动，虽然它也能带动除蜡板运动，完成除蜡动作。由于管道中的结蜡是不均匀的，结蜡层厚度变化较大，在除蜡过程中，应根据阻力的大小改变除蜡板运动的速度，才能得到最佳的除蜡效果。而使用普通交流电动机带动收缆动作时，由于普通交流电动机不能可控改变工况，因而除蜡效果较差。
本发明的目的是发明一种可控变工况电动清蜡绞车，它可以大大减轻操作人员的劳动强度，可以适应管道中结蜡层厚度的变化，并可控制清蜡牵引进度，主动改变工作工况，达到最佳的清蜡效果。
本发明的结构如附
图1所示。它有收缆滚筒1、缆绳2、支架3、减速器4、电动机壳体5、绕线定子6、转子7、转子支承8，其特征在于转子7为稀土永磁材料制造的永磁转子，有可变频电源变换器9与绕线定子6的线圈相连，在本装置近旁有标准工业控制介面10，该标准工业控制介面10通过标准串行通讯接口与可和其它设备共有的中央控制计算机11相连，在标准工业控制介面10中插有与可变频电源变换器9的控制端相连并对其进行控制的控制适配模块12。
附图1为本发明的基本结构形式示意图。图中有收缆滚筒1、缆绳2、支架3、减速器4、电动机壳体5、绕线定子6、转子7、转子支承8、可变频电源变换器9、标准工业控制介面10、中央控制计算机11、控制适配模块12。
附图2为本发明增加了缆绳张力测量装置后的结构示意图。图中还有导轮13、力传感器14、测量适配模块15。
在本发明中，转子7使用稀土永磁材料制造。在使用时，在绕线定子6的线圈中通入一定频率交流电后，将在绕线定子6内形成一个旋转的磁场。该旋转磁场与稀土永磁材料制造的转子7的永磁磁场相互作用，从而使得转子7做旋转运动。转子7的旋转运动通过减速器4减速后，带动收缆滚筒1做收放缆动作，完成除蜡任务。在使用中，收放缆的速度由可与其它设备共有的中央控制计算机11控制。在需要改变驱动工况时，中央控制计算机11通过标准串行通讯接口发出选通与可变频电源变换器9的控制端相连并对其进行控制的控制适配模块12的地址选通信号。标准工业控制介面10在接收到地址选通信号后，选通相应的控制适配模块12。在选通后，中央控制计算机11给出所改变的转速值数字量，由控制适配模块12锁存并变为可变频电源变换器9所需的控制量对其进行控制，改变可变频电源变换器9的输出频率或相位关系，从而改变收放缆的速度和方向，以适应除蜡时由于蜡层厚度变化带来的阻力变化。操作人员可以通过中央控制计算机11的输入装置(如键盘、鼠标器、比例控制杆等)实时控制缆绳的收放。
本发明使用稀土永磁材料制造的转子替代了原普通交流电动机中的感应式或绕线式转子，使驱动动力源变为一台可变工况的稀土永磁电动机。由于稀土永磁体的磁能积和剩于磁场强度都较大，在相同转子尺寸下有更大的驱动力矩和较好的低速特性。在本发明中使用可共有的中央控制计算机去控制可变频电源变换器的输出频率，从而可以控制稀土转子的转速，进而控制收放缆绳的速度。操作人员只用通过中央控制计算机的输入装置就能实时对其清蜡牵引速度进行控制，主动改变工作工况，达到最佳的清蜡效果。由于操作人只用控制按钮就能进行整个操作，大大减轻了操作人员的劳动强度。
在本发明中，收缆滚筒1、缆绳2、支架3、减速器4都可以利用现有的普通电动清蜡绞车的现有设计，或直接使用现成设备进行改装。在改型设计时为发挥稀土永磁转子适应高转速的特点，也可以加大减速器的减速比，使稀土永磁转子工作在高转速下，减小电机尺寸。
本发明可以采用如附图2的结构形式，在收缆滚筒1边缘放缆出口处，加装一个导轮13。在工作时，缆绳2以一定包角支导在上面。在导轮13的支承处装一个力传感器14。在标准工业控制介面10中插有与力传感器14相连的测量适配模块15。由于缆绳7以一定的包角支导在导轮13上，缆绳2中的张力就与导轮13上所受的作用力成正比关系。在工作时，中央控制计算机11通过定时中断扫描的方法，定时通过标准串行通讯接口发出选通与力传感器14相连的测量适配模块15的地址选通信号。在标准工业控制介面10收到地址信号后，选通相应的测量适配模块15，测量适配模块15在把通过力传感器14得到的物理量转换为数字量后，回送给中央控制计算机11。中央控制计算机11根据得到的缆绳张力数值与在其内部存贮的控制模型进行比较，可以自动决定收放缆绳2的速度并对其进行控制，达到自动适应控制的目的。在该形式的本发明中，力传感器14可以是一个普通的电阻或半导体应变片，贴在作为导轮13支承体的弹性体上，结构简单。也可以是一个位移传感器，导轮13支承在有一定刚度的弹簧上，以得到较高的测力灵敏度。
在本发明中，转子7为稀土永磁材料制造的永磁转子，可以选用钕铁硼材料或是铈铁硼材料，可以是整体式的，在内部嵌入一金属输出轴，也可以是把稀土永磁材料制造成磁体，固定于转子输出轴表面。
在本发明中，用来驱动电机转动的可变频电源变换器9可以使用日本富士公司的G5系列或G7系列逆变器，也可以使用如专利号为CN89209067的“一种大功率数控调压与交流装置”。
在本发明中，标准工业控制介面10可以选用美国ME公司(MECHATRONICEQUIPMENTINC.)的I/O32，或是美国OPTO22公司的PB16AH。中央控制计算机11可以选用美国OPTO22公司的LC4控制器，也可以选用美国ME公司的PCS-1工业过程控制工作站，还可以选用普通PC计算机。适配模块12可选用OPTO22公司的DA3或类似的D/A转换模块。可以有的适配模块15可以采用OPTO22公司的AD3或类似的A/D转换模块。
权利要求
1.一种可控变工况电动清蜡绞车，它有收缆滚筒1、缆绳2、支架3、减速器4、电动机壳体5、绕线定子6、转子7、转子支承8，其特征在于转子7为稀土永磁材料制造的永磁转子，有可变频电源变换器9与绕线定子6的线圈相连，在本装置近旁有标准工业控制介面10，该标准工业控制介面10通过标准串行通讯接口与可和其它设备共有的中央控制计算机11相连，在标准工业控制介面10中插有与可变频电源变换器9的控制端相连并对其进行控制的控制适配模块12。
2.如权利要求1所述的可控变工况电动清蜡绞车，其特征在于在收缆滚筒1的外缘缆绳出口处有导轮13，在导轮13下有力传感器14，在标准工业控制介面中插有与力传感器14相连的测量适配模块15。
全文摘要
一种可控变工况电动清蜡绞车，用于油井及输油管管壁结蜡的清除。它有收缆滚筒、减速器、电动机壳体、绕线定子等，其特征在于转子为稀土永磁材料转子，有可变频电源变换器与绕线定子的线圈相连，有标准工业控制介面通过串口与可共有的中央控制计算机相连，其内插有控制适配模块。由于使用稀土永磁转子的变工况电动机做动力源，使用中央控制计算机控制的可变频电源变换器控制改变其工作工况，达到最佳的清蜡效果，减轻劳动强度。
文档编号E21B37/00GK1078289SQ9210306
公开日1993年11月10日 申请日期1992年4月29日 优先权日1992年4月29日
发明者石行 申请人:北京市西城区新开通用试验厂