专利名称：多功能增油节能控制设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多功能增油节能控制设备，主要应用于油田抽油机井的智能增油节能控制，是油田生产实际与高新技术相结合的完美体现，实现了油田既增油又节能的采油目的。
背景技术：
油田现采用的常规型抽油机普遍使用传统的控制方法，由于抽油机负载运行的特殊性，造成使用中的几大缺点①启动负载过高，冲击大，致使配电变压器容量及电机等配套设施选型过大。②由于井下动液面不断变化，需调整冲次数及冲程速度比才能提高产量，传统的办法是调整抽油机平衡块及更换传动轮，需停产很长时间进行调整，且人工调整的准确性很差，耗时费力，造成了既减产又增加费用的现象。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服以上弊端，而提供一种多功能增油节能控制设备，该产品弥补了常规抽油机调速范围窄、机械磨损大、寿命短、耗能高等不足。
本实用新型的目的是这样实现的它包括置于地面的油量有无与大小比较传感器即液流传感器及液流信号处理模块，抽油机运行至各特征点传感器即旋转位置传感器及位置信号处理模块，电磁调速电动机或分体式电磁调速电动机及传动皮带，电磁转差离合器或分体式电磁转差离合器，电磁调速电动机智能控制模块及速度反馈模块，系统主控CPU模块和从控CPU模块，工况显示及存储模块，通讯模块，强电控制模块，低压直流电源模块，小环境温控模块及温度传感器和加热装置，故障检测、处理及保护模块，声光警戒及白适应自整定模块等。液流传感器，用于检测抽油机出油率及出油量的大小，其电信号输出端经液流信号处理模块与从控CPU的输入端相连，将出油信号输入给从控CPU进行数据处理；旋转位置传感器，用于抽油机运行位置信息的取集，其输出端经位置信号处理模块与从控CPU的输入端相连，将采集的抽油机位置信号经从控CPU进行处理；强电控制模块供给电磁调速电动机电源；电磁调速电动机与电磁转差离合器是非接触连接；电磁调速电动机智能控制模块及速度反馈模块与电磁转差离合器连接，经从控CPU模块而受主控CPU模块的控制；主控CPU模块和从控CPU模块外围连接工况显示、存储、通讯及故障检测处理保护模块；故障检测、处理及保护模块又连有工况传感器和声光警戒器；本控制设备还设有温控模块及与其相连的温度传感器和加热装置，用于温度信号的采集及加热装置的控制。
本实用新型的优点在于本控制设备集信息技术、模糊控制技术、计算机技术、通讯技术、电动机智能调速技术、传感器技术等现代高新技术于一身，是油田生产实际与现代高新技术的完美结合。为油田找到了一种切实可行的使抽油机采油量自动达到最大的方法，增加了产量，提高了采油设备的有效利用率，减少了设备的空耗，节省了能源。
本实用新型的最大特点为系统整体上形成多层次闭环自动控制系统，能够自整定，自适应较恶劣的工作环境，尤其是低温下可正常工作。另外本实用新型还具有以下特点(1)使用方便，操作简单。(2)对电网无冲击，无污染。(3)工业级微电脑主控，稳定可靠。(4)技术先进，设计新颖，多重保险，外部电气特性均符合国家安全标准。(5)过载能力强。(6)智能化程度高，自动处理系统故障。
本实用新型实现的主要功能有(1)实现了抽油机的软启动，减小了启动电流，改善了抽油机的运行参数。(2)使抽油机的冲次数按最大出油点自动调节。(3)实现了抽油机冲程速度比的调整，按最大出油点，自动调节抽油机为上(下)快(上)下慢及均衡运行。(4)提高了抽油机泵效，增加了产油量。(5)对抽油机及相关设备多重保护，延长了抽油机的使用寿命。(6)节约了电能，杜绝了设备的空耗。
附图1为本实用新型的原理框图。
附图2为本实用新型的中央处理及相关部分的电路原理图。
附图3为液流传感器液流信号处理模块的电路原理图。
附图4为旋转位置传感器位置信号处理模块的电路原理图。
附图5为调速电动机智能控制和速度反馈模块的电路原理图。
附图6为本实用新型的小环境温控模块的电路原理图。
以下结合附图对本实用新型作以说明。
具体实施方式
如附图1所示，本实用新型的主要部分有置于地面的油量有无与大小比较传感器即液流传感器及液流信号处理模块，抽油机运行至各特征点传感器即旋转位置传感器及位置信号处理模块，电磁调速电动机，电磁转差离合器，调速电动机智能控制模块及速度反馈模块，系统主控CPU模块和从控CPU模块，小环境温控模块及温度传感器和加热装置，故障检测、处理及保护模块。
本实用新型的一个重要部分为电磁调速电动机、电磁转差离合器、调速电动机智能控制模块及速度反馈模块；主控模块的核心部分为工业级微电脑；液流传感器为一套，把液流量大小及出油率信息及时准确的传输给中央处理单元CPU；旋转位置传感器为一套，把抽油机特征运行状态传给中央处理单元CPU。
本实用新型的工作原理是这样的该控制设备内置专家系统软件包，设备工作时，专家系统主要依据液流传感器动态检测的出油情况信号，根据经典的数学物理模型，分析计算抽油机的出油情况，逐渐逼近的找到动静态最佳出油工作点，并且自动把抽油机调整到最佳点运行，以实现在不停产的条件下自动调节冲次数、调节冲程速度比，对抽油机实现自适应自动调节与控制，提高了抽油效率，使抽油机的采油量自动达到最大。自动调整抽油机冲程速度比的实现，可使抽油机运行于上快(慢)下慢(快)，增加了泵的充满度，提高了泵效，且操作方便。同时，实现了抽油机的软启动，减小了启动电流，增加了对抽油机的保护，可延长抽油机的使用寿命，对电网无冲击、无污染，减少了扩容费用，使抽油机的自生性能得到提高，功能更加理想。该控制设备技术成熟可靠，用户投资少，易于普及，极大地降低了采油成本，增加了产油量。本实用新型采用电磁调速电动机及智能控制与速度反馈技术，组成了交流无级调速系统，与液流传感器和位置传感器相互配合，形成了多级闭环自动控制系统，从而实现了本实用新型的各项功能要求。
如附图2所示，IC1为PHILPS公司的P89C51RD+工业级高性能微电脑，完成本实用新型的核心处理；IC3(8279)为键盘及显示驱动模块，IC4～IC9、IC16配合IC3完成键盘按键处理及显示驱动，其中IC4(74HC138)为三——八译码器，IC5、IC6、IC7、IC8、IC9、IC16为驱动器；IC12(DA0832)为数模转换器，与IC13共同完成数字量到模拟量的转换，提供给调速电动机智能控制模块的模拟控制信号即由此而来；IC15为继电器输出驱动器，控制电机启停的信号即由此而来；IC10为复位芯片；IC11为参量存储芯片；其它芯片为辅助处理芯片。J1为键盘接口，J2为显示器接口。M1、M2、M3、M4，B1，J4为本实用新型的直流电源部分。
如附图3所示，IC1为PHILPS公司的P89C54工业级高性能微电脑，完成液流信号的核心处理；IC2(AD0809)为模数转换芯片，完成模拟量到数字量的转换；IC6、IC7、IC8均为放大器，共同配合完成液流信号的采集与处理，其它芯片及元件起辅助功能。液流传感器的工作原理是这样的因为抽油机的出油是脉动的，所以液流传感器不但能检测出出油次数的多少即出油率，而且能定性检测出每次出油的相对大小，电路中的AD0809模数转换器就用来完成这个功能，出油信号的有无及大小通过它都能准确地反应到微电脑，微电脑即根据它转换来的数字信号进行有关处理。
如附图4所示，M1、M2是工业级的霍尔元件，为位置传感器的的核心部件；IC1A、IC1B为位置传感器的施密特反向驱动器，完成位置信号的输入转换。
如附图5所示，调速电动机智能控制和速度反馈模块由晶闸管主电路、给定电路、触发电路、转速负反馈电路等环节组成。主电路采用晶闸管半波整流电路，由于电磁转差离合器励磁线圈是一个电感性负载，为了让电流连续，在励磁线圈前并联一个续流二极管VD1；在给定电路里，变压器T1二次侧的27V交流电压经VD5～VD8桥式整流，R7、C3、C4∏型滤波后，经VS2稳压管加到给定量CTRL3上；在速度负反馈电路里，测速发电机三相电压经VD9～VD14桥式整流后，由C5滤波加到反馈量CTRL2上，此直流电压随调速电动机的转速变化而成线性变化，作为转速反馈信号与给定信号相比较，由于它的极性是与给定信号电压相反的，它的增加即起着减小综合信号即负反馈的作用；触发电路采用单结晶体管触发电路，可靠性高，调整容易，温度补偿性能好。以上几部分电路工作时共同配合，并且在中央CPU的核心控制下，实现对电动机的智能调速和控制，进而实现本实用新型的各项功能要求。
如附图6所示，U6为小环境温控模块的核心处理芯片，是PHILPS公司的P87LPC767工业级高性能微电脑；U1、U2、U11、U12为温度信号的放大处理芯片，完成温度信号的采集、处理及交付给CPU；N1、N2为驱动继电器的三极管；JD1、JD2为继电器，控制加热管的通电与断电；POW为本实用新型提供给小环境的低压直流电源接口。
权利要求1.一种多功能增油节能控制设备，其特征在于它包括液流传感器，用于检测抽油机出油率及出油量的大小，其电信号输出端经液流信号处理模块与从控CPU的输入端相连，将出油信号输入给从控CPU进行数据处理；旋转位置传感器，用于抽油机运行位置信息的取集，其输出端经位置信号处理模块与从控CPU的输入端相连，将采集的抽油机位置信号经从控CPU进行处理；强电控制模块供给电磁调速电动机电源；电磁调速电动机与电磁转差离合器是非接触连接；电磁调速电动机智能控制模块及速度反馈模块与电磁转差离合器连接，经从控CPU模块而受主控CPU模块的控制；主控CPU模块和从控CPU模块外围连接工况显示、存储、通讯模块。
2.根据权利要求1所述的多功能增油节能控制设备，其特征在于主控CPU模块外围还连接有故障检测、处理及保护模块，故障检测、处理及保护模块又连有工况传感器和声光警戒器。
3.根据权利要求1所述的多功能增油节能控制设备，其特征在于它还设有温控模块及与其相连的温度传感器和加热装置，用于温度信号的采集及加热装置的控制。
专利摘要本实用新型涉及一种多功能增油节能控制设备，它包括置于地面的油量有无与大小比较传感器即液流传感器，抽油机运行至各特征点传感器即旋转位置传感器，电磁调速电动机或分体式电磁调速电动机及传动皮带，电磁转差离合器或分体式电磁转差离合器，电磁调速电动机智能控制模块及速度反馈模块，系统主控CPU模块和从控CPU模块，工况显示及存储模块，通讯模块，强电控制模块，低压直流电源模块，小环境温控模块及温度传感器和加热装置，故障检测、处理及保护模块，声光警戒及自适应自整定模块等。本控制设备集信息技术、模糊控制技术、计算机技术、通讯技术、电动机智能调速技术、传感器技术等现代高新技术于一身，是油田生产实际与现代高新技术的完美结合。
文档编号G05D7/06GK2622746SQ0321206
公开日2004年6月30日 申请日期2003年3月24日 优先权日2003年3月24日
发明者田景利, 王洪亮 申请人:田景利