专利名称：螺杆泵井计量诊断综合测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种仪器仪表，具体涉及一种螺杆泵采油井计量诊断综合测试 仪。
技术背景目前，中国专利CN200420112567. X公开了一种“螺杆泵工况综合诊断测试仪”，以 下简称“诊断测试仪”，它由光杆扭矩传感器1、电流电压传感器2、井口压力传感器3、井口 4、数据信号采集系统5、减速箱6、光杆7、光杆卡子8、计算机9、组成。“诊断测试仪”采用了 在光杆上依次接有光杆扭矩传感器、减速箱，减速箱下为井口，在井口上接有压力传感器， 数据信号采集系统。“诊断测试仪”的光杆扭矩传感器、电流电压传感器、井口压力传感器等 与微处理器连接，测试结束后，需要理论上位机软件即螺杆泵工况综合诊断软件进行工况 分析后，方可得出诊断结果，输入参量多，取准取全参量难，固定理论软件分析现场工况不 同的采油井，很难实用化。
发明内容本实用新型的目的是提供一种利用包括笔记本电脑、无线接收天线、无线发射器 和传感器扭矩、拉力、转速来完成螺杆泵采油井井口输油管线三相流流量、单井日产液量、 环空液面等测量及建议性工况诊断的目的。上述的目的通过以下的技术方案实现螺杆泵井计量诊断综合测试仪，其组成包括笔记本电脑或掌上电脑PDA、工业控 制PC104机，所述的笔记本电脑通过导线连接无线接收天线，所述的无线接收天线装有接 收模块，所述的接收模块通过接收信号连接无线发射器中的发射模块，所述的无线发射器 连接传感器。所述的螺杆泵井计量诊断综合测试仪，所述的无线接收天线连接笔记本电脑的 USB 接口。有益效果1.本实用新型直接对拉力、扭矩或转速进行处理，根据现场实测数据建立模型，测 试完毕后即可给出测试结果，输入参量少，实现对螺杆泵工况的正确实时诊断，不需要螺杆 泵工况综合诊断软件进行工况诊断。2.本实用新型的测试数据及诊断结果直接存入文件，便于回放及查看数据，操作 方便，针对性强。3.本实用新型测试结束时直接给出工况诊断结果，不需要上位机软件即螺杆泵工 况综合诊断软件分析，不需要借助减速箱改变扭矩或转速。4.本实用新型测试完毕后给出螺杆泵采油井井口输油管线三相流流量、单井日产 液量、环空液面、建议性工况诊断结果包括杆断、参数高、参数低、漏失、有无磨损等。5.本实用新型在工业领域普遍推广，对螺杆泵采油井的生产具有指导意义。[0013]6.本实用新型根据现场测试的数据及对工况的了解建立过程模型，制做一款实 用化的螺杆泵井计量诊断综合测试仪，降低测试成本、节能降耗，便于螺杆泵生产过程的管理。
附图1为本产品的结构示意图。附图2为本产品的电路图。附图3为本产品中应变片电桥的原理图。附图4为本产品中前置放大器一路的电路图。
具体实施方式
实施例1 螺杆泵井计量诊断综合测试仪，其组成包括笔记本电脑或掌上电脑PDA、工业控 制PC104机，所述的笔记本电脑1通过导线2连接无线接收天线3，所述的无线接收天线3 装有接收模块，所述的接收模块通过接收信号连接无线发射器4中的发射模块，所述的无 线发射器4连接传感器5，所述的传感器带有扭矩、拉力和转速。所述的螺杆泵井计量诊断综合测试仪，所述的无线接收天线有USB接口，所述的 USB接口连接笔记本电脑。实施例2 实施例1所述的螺杆泵井计量诊断综合测试仪，在运行中螺杆泵采油井的工况改 变前，传感器持续检测现场拉力、扭矩及转速工况改变前的信号，工况改变后如停机或变 频调参或采油井油管中采出液体注入环套中，运行一段时间，使环空液面发生变化，采油井 持续该工况状态下运行一段时间(t)。再恢复到工况改变前状态运行，测量工况改变后的 拉力或扭矩。螺杆泵采油井经过上面的运行过程后，采油井的环空(油管与套管之间)液 面发生变化，环空液面变化导致井上传感器测量拉力或扭矩前、后的值发生变化。拉力或扭 矩前、后测量值的变化量与环套液面前、后的变化量建立模型，根据工况变化前后测量的时 间(t)，即可转换成井口输油管线三相流流量及单井日产液量，环空液面、建议性工况诊断 包括杆断、参数高、参数低、漏失、有无磨损等；螺杆泵采油井所测量的数据实现数据库网络 化管理，将测量数据上传，限制对测量数据的查询、修改、删除的权限。实施例3 实施例1或2所述的螺杆泵井计量诊断综合测试仪，所述的传感器将扭矩、拉力信 号转化为电信号，经前置放大后送入A/D，单片机对数字信号进行处理，经天线发送，笔机本 无线接收，笔机本主机对测量数据分析处理，测试结束即可给出井口三相流流量、单井日产 液量、液面，以及工况的建议性诊断结果，测试完毕的数据文件由曲线回放软件形成报表， 数据库网络化管理等。所述的扭矩传感器、拉力传感器及转速传感器均采用电阻电桥应变片式传感器； 在电桥式检测电路中，后面接的前置放大器通常为差动放大器，所述的应变片电桥，其中Rl 为工作电阻，工作时，只有它的阻值随形变发生变化。ARl为Rl的变化值。初始状态下Uo
4[0027]U 0 =——-——---U
DD /ν >
K jK jK 3
R2R2 R4AR设桥臂比"=I由电桥初始平衡时，图= Ι舍去分母中的$可得，
1 91 3 9Al ，
ττ η ARIttU0 =-J-—U
{\ + n ) R1为了使用电桥电器灵敏度最大，实际中，取队=R2，即η = 1，贝1J，
TT U AR,U0 = —由于传感器检测元件的输出电压很小，通常不超过十几毫伏，而转速信号只有几 毫伏，这么弱的信号单片机是无法处理的，也容易被噪声干扰而淹没。因此需要将这个微弱 的电压信号进行放大，前置放大器的作用是把传感器检测的信号进行适当的放大整形处理 后送给单片机。前置放大电路有三路，分别用来放大拉力、扭矩及转速传感器的输出电压。三路的 电路设计是完全一样的，虽然测量中各传感器的输出电压不一样，但是可以通过调节电位 器Wl和W2来控制最终的输出电压UO，使其满足后续A/D转换的要求。ARl及Rl、R2、R3、 R4构成第一级差动放大器。这种接法可以使电路的输出电压与传感器工作电阻的相对变化 率呈很好的线性关系，利于A/D转换后的测量标定。传感器的输出电压Ui相当于差动放大 器的共模输入，由理想运放的“虚短”、“虚地”特性，有Ua = Ubυα^-^-φχ-υ,) + υι
K2 + -Zv1 R,以上三式联立可求得-.Ui =-^U1
Κ\ + Κ3在螺杆泵综合测试仪的发射采样部分中，单片机系统是它的核心部分，螺杆泵计 量诊断综合测试仪使用一种高性能嵌入式微控制器的芯片。工作时，该部分还要随同螺杆 泵的光杆做旋转的运动。CPU将A/D转换后的数据处理后，通过其串行口将数据送给无线数 传模块，通过无线模块以无线的方式在单片机和上位机之间建立起数据通信。因此本设计 要求所选用的单片机应该具有速度快、稳定性强的特点。螺杆泵正常运转下理论公式及各种模型如下1 扭矩M井口扭矩转由子自身扭矩(Ml)、举升液体的有功扭矩(M2)、杆液磨擦扭矩(M3)、 扶正器扭矩组成(M4)，具体的公式如下
权利要求一种螺杆泵井计量诊断综合测试仪，其组成包括笔记本电脑或掌上电脑PDA、工业控制PC104机，其特征是所述的笔记本电脑通过导线连接无线接收天线，所述的无线接收天线装有接收模块，所述的接收模块通过接收信号连接无线发射器中的发射模块，所述的无线发射器连接传感器。
2.根据权利要求1所述的螺杆泵井计量诊断综合测试仪，其特征是所述的无线接收 天线连接笔记本电脑的USB接口。
专利摘要螺杆泵井计量诊断综合测试仪。“诊断测试仪”的光杆扭矩传感器、电流电压传感器、井口压力传感器等与微处理器连接，测试结束后，需要理论上位机软件即螺杆泵工况综合诊断软件进行工况分析后，方可得出诊断结果，输入参量多，取准取全参量难，固定理论软件分析现场工况不同的采油井，很难实用化。本产品，其组成包括笔记本电脑或掌上电脑PDA、工业控制PC104机，所述的笔记本电脑(1)通过导线(2)连接无线接收天线(3)，所述的无线接收天线装有接收模块，所述的接收模块通过接收信号连接无线发射器(4)中的发射模块，所述的无线发射器连接传感器(5)，所述的传感器带有扭矩、拉力和转速。实用新型用作螺杆泵井计量诊断。
文档编号F04B51/00GK201705647SQ20102011250
公开日2011年1月12日 申请日期2010年2月11日 优先权日2010年2月11日
发明者王伟, 金凯, 金奇峰 申请人:哈尔滨斯特凯峰电子有限公司