专利名称：螺杆泵井光杆的扭矩、转速、轴向力无线通信测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型具体涉及一种螺杆泵井光杆工况参数的测试装置。
背景技术：
专利号为200320111403的中国专利公开了一种无线通信式螺杆泵采油测试仪，它由传感器、信号发射系统和主机组成，它的传感器由圆筒形的弹性体和两个桥式应变计组成，其中一个桥式应变计作为光杆的扭矩测量，另一个作为光杆的轴向力测量。上述测试仪只对光杆的扭矩和轴向力进行测量，而缺乏对光杆的转速进行测量。由于螺杆泵井在油田的不同区块、不同泵型、不同驱动装置之间工况差异很大，相当一部分油井实际转速低于设计转速，这样给油井产液计量带来很大误差；而且，根据目前研究发现，在螺杆泵井工况分析中，螺杆泵井光杆的扭矩、拉力测量需要结合准确的转速测量才能更有效地提高工况分析的准确率，其设计思想类似于现今全世界通用的抽油机井功图测试技术，即测量光杆冲程、冲次与光杆拉力来进行油井工况分析，所以对光杆的转速进行测量是十分重要的。
实用新型内容本实用新型的目的是为了解决现有的无线通信式螺杆泵采油测试仪缺少对光杆的转速进行测量以致无法对油井工况进行准确分析的问题，从而研制了一种螺杆泵井光杆的扭矩、转速、轴向力无线通信测量装置。
本实用新型由传感器1、信号发射系统2和主机3组成，传感器1包含圆筒形的弹性体1-1、用于采集轴向力参数的桥式应变计1-2和用于采集扭矩参数的桥式应变计1-3组成，信号发射系统2包含用于处理轴向力参数的前置放大器2-1、用于处理扭矩参数的前置放大器2-2和数模转换电路2-3、单片机2-4和无线发射模块2-5组成，用于采集轴向力参数的桥式应变计1-2和用于采集扭矩参数的桥式应变计1-3固化在圆筒形的弹性体1-1的表面上，用于采集轴向力参数的桥式应变计1-2和用于采集扭矩参数的桥式应变计1-3的输出端分别通过用于处理轴向力参数的前置放大器2-1和用于处理扭矩参数的前置放大器2-2连接信号发射系统2中数模转换电路2-3的两个输入端，数模转换电路2-3的输出端连接单片机2-4的一个输入端，单片机2-4的输出端连接无线发射模块2-5的输入端，信号发射系统2发射无线电波，主机3接收上述无线电波；传感器1还含有用于采集转速参数的桥式应变计1-4，信号发射系统2还含有用于处理转速参数的前置放大器2-6和A/D转换模块2-7，用于采集转速参数的桥式应变计1-4固化在圆筒形的弹性体1-1的表面上，用于采集转速参数的桥式应变计1-4的输出端通过用于处理转速参数的前置放大器2-6连接A/D转换模块2-7的输入端，A/D转换模块2-7的输出端连接单片机2-4的另一个输入端。
本实用新型的传感器1可以同时采集螺杆泵井光杆的扭矩、转速、轴向力三个参数，并通过信号发射系统2送入主机3，主机3利用储存在其内部的螺杆泵专用诊断软件程序对采集的扭矩、转速、轴向力的数据进行绘解，使螺杆泵采油井光杆载荷的现场测试诊断工作更加安全、简便和可靠。本实用新型增加了光杆的转速测量，减小了油井产液计量的误差，实现了正确评价油井产能，提高了螺杆泵井工况分析准确率，可以及时发现故障或安全隐患，保证油井始终处于最佳转速状态下生产，为螺杆泵井的安全、高效生产提供有力保障。本实用新型的转速测量精度为1.0级，转速测量的范围为0～900rpm。
图1是本实用新型的结构示意图，图2是传感器1与信号发射系统2的连接结构示意图，图3是信号发射系统2中用于处理转速参数的前置放大器2-6的电路图。
具体实施方式
具体实施方式
一结合图1和图2说明本具体实施方式
，本具体实施方式
由传感器1、信号发射系统2和主机3组成，传感器1由圆筒形的弹性体1-1、用于采集轴向力参数的桥式应变计1-2、用于采集扭矩参数的桥式应变计1-3和用于采集转速参数的桥式应变计1-4组成，信号发射系统2由用于处理轴向力参数的前置放大器2-1、用于处理扭矩参数的前置放大器2-2、用于处理转速参数的前置放大器2-6、数模转换电路2-3、A/D转换模块2-7、单片机2-4和无线发射模块2-5组成，用于采集轴向力参数的桥式应变计1-2、用于采集扭矩参数的桥式应变计1-3和用于采集转速参数的桥式应变计1-4固化在圆筒形的弹性体1-1的表面上，用于采集轴向力参数的桥式应变计1-2和用于采集扭矩参数的桥式应变计1-3的输出端分别通过用于处理轴向力参数的前置放大器2-1和用于处理扭矩参数的前置放大器2-2连接信号发射系统2中数模转换电路2-3的两个输入端，用于采集转速参数的桥式应变计1-4通过用于处理转速参数的前置放大器2-6连接A/D转换模块2-7的输入端，数模转换电路2-3和A/D转换模块2-7的输出端分别连接单片机2-4的两个输入端，单片机2-4的输出端连接无线发射模块2-5的输入端，信号发射系统2发射无线电波，主机3接收上述无线电波。
具体实施方式
二结合图3说明本具体实施方式
，本具体实施方式
与具体实施方式
一的不同点是用于处理转速参数的前置放大器2-6由第一运算放大器Q1、第二运算放大器Q2、第三运算放大器Q3、电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第一直流电源+VA组成，用于采集转速参数的桥式应变计1-4的一个输出端连接第一运算放大器Q1的同相输入端，第一运算放大器Q1的反相输入端连接第二电阻R2的一端和第一电阻R1的一端，第二电阻R2的另一端连接第一运算放大器Q1的输出端和第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端连接第四电阻R4的一端和第三运算放大器Q3的同相输入端，第四电阻R4的另一端连接第三运算放大器Q3的输出端和A/D转换模块2-7的输入端，第一电阻R1的另一端连接第六电阻R6的一端和第二运算放大器Q2的反相输入端，第六电阻R6的另一端连接第二运算放大器Q2的输出端和第七电阻R7的一端，用于采集转速参数的桥式应变计1-4的另一个输出端连接第二运算放大器Q2的同相输入端，第七电阻R7的另一端连接电容C1的一端、第三运算放大器Q3的反相输入端、第八电阻R8的一端和第九电阻R9的一端，电容C1和第九电阻R9的另一端连接第五电阻R5的一端并接地，第八电阻R8的另一端连接第五电阻R5的另一端和第一直流电源+VA的输出端。前置放大器采用差动放大放大器，这样有利于信号灵敏度的提高，消除干扰噪声。
具体实施方式
三结合图1和图2说明本具体实施方式
，本具体实施方式
与具体实施方式
一的不同点是信号发射系统2中的单片机2-4采用PIC16F系列单片机，无线发射模块2-5采用GSMD6的无线数传收发模块。与专利号为200320111403的无线通信式螺杆泵采油测试仪相比，系统电压工作稳定，有用功率提高了2倍，延长了系统工作时间，增加了外置加固式防护设计，采用触摸式简化键盘，完全满足全天候现场测试需要；并且信号的传送范围提高到30m以上。
具体实施方式
四结合图1和图2说明本具体实施方式
，本具体实施方式
与具体实施方式
一的不同点是主机3的中心处理器采用PC104系列的嵌入式工控计算机，主机3的显示器采用FSTN-LCD。与专利号为200320111403的无线通信式螺杆泵采油测试仪相比，上述工控机体积、重量减小近一半，显示性能不易受环境影响，性能更加稳定，特别适合于嵌入式和便携式野外操作，并且为螺杆泵专用诊断软件运行时分析准确率的提高提供了足够的数据支持。
权利要求1.螺杆泵井光杆的扭矩、转速、轴向力无线通信测量装置，它由传感器(1)、信号发射系统(2)和主机(3)组成，传感器(1)包含圆筒形的弹性体(1-1)、用于采集轴向力参数的桥式应变计(1-2)和用于采集扭矩参数的桥式应变计(1-3)组成，信号发射系统(2)包含用于处理轴向力参数的前置放大器(2-1)、用于处理扭矩参数的前置放大器(2-2)和数模转换电路(2-3)、单片机(2-4)和无线发射模块(2-5)组成，用于采集轴向力参数的桥式应变计(1-2)和用于采集扭矩参数的桥式应变计(1-3)固化在圆筒形的弹性体(1-1)的表面上，用于采集轴向力参数的桥式应变计(1-2)和用于采集扭矩参数的桥式应变计(1-3)的输出端分别通过用于处理轴向力参数的前置放大器(2-1)和用于处理扭矩参数的前置放大器(2-2)连接信号发射系统(2)中数模转换电路(2-3)的两个输入端，数模转换电路(2-3)的输出端连接单片机(2-4)的一个输入端，单片机(2-4)的输出端连接无线发射模块(2-5)的输入端，信号发射系统(2)发射无线电波，主机(3)接收上述无线电波；其特征在于传感器(1)还含有用于采集转速参数的桥式应变计(1-4)，信号发射系统(2)还含有用于处理转速参数的前置放大器(2-6)和A/D转换模块(2-7)，用于采集转速参数的桥式应变计(1-4)固化在圆筒形的弹性体(1-1)的表面上，用于采集转速参数的桥式应变计(1-4)的输出端通过用于处理转速参数的前置放大器(2-6)连接A/D转换模块(2-7)的输入端，A/D转换模块(2-7)的输出端连接单片机(2-4)的另一个输入端。
2.根据权利要求1所述的螺杆泵井光杆的扭矩、转速、轴向力无线通信测量装置，其特征在于用于处理转速参数的前置放大器(2-6)由第一运算放大器Q1、第二运算放大器Q2、第三运算放大器Q3、电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第一直流电源+VA组成，用于采集转速参数的桥式应变计(1-4)的一个输出端连接第一运算放大器Q1的同相输入端，第一运算放大器Q1的反相输入端连接第二电阻R2的一端和第一电阻R1的一端，第二电阻R2的另一端连接第一运算放大器Q1的输出端和第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端连接第四电阻R4的一端和第三运算放大器Q3的同相输入端，第四电阻R4的另一端连接第三运算放大器Q3的输出端和A/D转换模块(2-7)的输入端，第一电阻R1的另一端连接第六电阻R6的一端和第二运算放大器Q2的反相输入端，第六电阻R6的另一端连接第二运算放大器Q2的输出端和第七电阻R7的一端，用于采集转速参数的桥式应变计(1-4)的另一个输出端连接第二运算放大器Q2的同相输入端，第七电阻R7的另一端连接电容C1的一端、第三运算放大器Q3的反相输入端、第八电阻R8的一端和第九电阻R9的一端，电容C1和第九电阻R9的另一端连接第五电阻R5的一端并接地，第八电阻R8的另一端连接第五电阻R5的另一端和第一直流电源+VA的输出端。
3.根据权利要求1所述的螺杆泵井光杆的扭矩、转速、轴向力无线通信测量装置，其特征在于信号发射系统(2)中的单片机(2-4)采用PIC16F系列单片机，无线发射模块(2-5)采用GSMD6的无线数传收发模块。
4.根据权利要求1所述的螺杆泵井光杆的扭矩、转速、轴向力无线通信测量装置，其特征在于主机(3)的中心处理器采用PC104系列的嵌入式工控计算机，主机(3)的显示器采用FSTN-LCD。
专利摘要螺杆泵井光杆的扭矩、转速、轴向力无线通信测量装置，它具体涉及一种螺杆泵井光杆工况参数的测试装置，它是为了解决现有的无线通信式螺杆泵采油测试仪缺少对光杆的转速进行测量以致无法对油井工况进行准确分析的问题。本实用新型的传感器1还含有用于采集转速参数的桥式应变计1－4，信号发射系统2还含有用于处理转速参数的前置放大器2－6和A/D转换模块2－7，1－4固化在弹性体1－1的表面上，1－4的输出端通过2－6连接2－7的输入端，2－7的输出端连接单片机2－4的一个输入端。本实用新型增加了光杆的转速测量，减小了油井产液计量的误差，能正确评价油井产能，提高了螺杆泵井工况分析准确率，能及时发现故障或安全隐患。
文档编号G08C17/02GK2869822SQ20052002147
公开日2007年2月14日 申请日期2005年8月19日 优先权日2005年8月19日
发明者蒋召平, 王淼峰, 曹刚, 张颖, 梁淑霞 申请人:大庆油田有限责任公司