专利名称：用于塔架式抽油机的冲程差速控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型关于一种塔架式抽油机，更具体地说，关于一种用于塔架式抽油机的冲程差速控制器。
背景技术：
目前，变频调速装置在油田抽油机上已经被普遍应用，极大方便了用户针对井况进行灵活调参。但当前普遍采用的是恒速变频控制方式，即抽油机上下行速度一致，这样在稠油机采井上显露出很多的不足由于温度下降，稠油粘度上升很高，在抽油机下行时，往往出现软卡，导致油井脱抽或钢丝绳跳槽等事故的发生。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种用于塔架式抽油机的冲程差速控制器。本实用新型中用于塔架式抽油机的冲程差速控制器，用于控制塔架式抽油机的电动机，并安装在所述塔架式抽油机的电控柜内，所述冲程差速控制器以壁挂式的安装方式固定在所述电控柜，所述冲程差速控制器包括有由钢板焊接制成的箱体，在箱体的底部焊接有接地螺钉，在箱体的内部两侧设置有用于固定控制电路板的小挡板，以及在箱体壁上设置有用于电导通控制电路板与外界的导线固定锚座，所述控制电路板中设置有所述抽油机上下行程检测和抽油杆上下死点的识别电路、直流稳压电源电路、抗干扰电路、行程控制板电路、负载电流实时监测电路、频率调节和动态显示电路。所述抽油机上下行程检测和抽油杆上下死点的识别电路由高精度位置检测电路和霍尔监测电路组成，通过对电流的监测实现行程及位置检测，为所述行程控制板电路提供准确稳定的信号来源。所述直流稳压电源电路能模块化输出12 24VDC直流电压。所述行程控制板电路是利用单片机技术实现检测和逻辑控制，满足输入的快速响应与精确的输出控制；提供信号隔离检测输入端口和控制隔离输出端口。所述负载电流实时监测电路集成了负载电流精准的实时监测、显示与报警电路。本实用新型中的冲程差速控制器可以实现抽油机上下行程检测和抽油杆上下死点的识别，自动控制电动机中的变频器输出两段频率分别控制电动机运行，并且两段速度可以任意设置，可以驳接任何品牌的变频器，没有功率等级限制；同时增加了负载电流的精确检测，当负荷过大、油井脱抽或钢丝绳跳槽，可立即报警停车，解决生产实际问题。
图1是本实用新型中塔架式抽油机的结构示意图。图2是本实用新型中电控柜内冲程差速控制器主视示意图。图3是本实用新型中电控柜内冲程差速控制器侧视示意图。图4是本实用新型中电控柜内冲程差速控制器的控制原理图。[0014]图5是本实用新型中冲程差速控制器控制抽油机的运动原理曲线图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型中的塔架式抽油机包括有能直接安装抽油井旁边的基础11，在基础11上安装设置有机架7和电控柜10，在机架7的顶部设置有导向轮3、卷筒4、减速器5和电动机6 ;在机架7的下半部设置有配重箱9，配重箱9通过配重胶带8固定在机架7上。用于伸入抽油井内抽油的光杆I经井口胶带2、导向轮3、卷筒4与减速器5和电动机6连接，由电动机6控制其行程，而电动机6则由直接安装在基础11上的电控柜10内的冲程差速控制器控制运动。如图2和图3所示，本实用新型中的冲程差速控制器采用壁挂式的安装方式，即通过壁挂的方式固定在电控柜10内，本实用新型中冲程差速控制器包括有由1. 5_厚钢板焊接制成的箱体12，在箱体12的底部焊接有接地螺钉，在箱体12的内部两侧设置有用于固定控制电路板的小挡板13，以及在箱体壁上设置有用于电导通控制电路板与外界的导线固定锚座14。如图4所述，在控制电路板中设置有抽油机上下行程检测和抽油杆上下死点的识别电路20、直流稳压电源电路21、抗干扰电路22、行程控制板电路23、负载电流实时监测电路24、频率调节电路26和动态显示电路25。其中抽油机上下行程检测和抽油杆上下死点的识别电路20通过高精度位置检测电路和霍尔监测电路的设置，对电流的监测实现行程及位置检测，为行程控制板电路23提供准确稳定的信号来源，满足抽油机上下行程分别调速的需要，具备“上快下慢” “上慢下快” “上下同速”三种控制功能，全面满足抽油机采油工艺要求，实现节能降耗。直流稳压电源电路32可以模块化输出12 24VDC直流电压，即满足了控制检测系统供电需求，实现与变频器的安全接口，又保证了现场使用上的安全。抗干扰电路22用于行程及位置信号的缓冲、隔离、放大与抗干扰传输，确保不受外界电磁干扰，以及变频器自身带来的影响，提供稳定的信号来源。行程控制板电路23是利用单片机技术实现检测和逻辑控制，满足输入的快速响应与精确的输出控制；提供信号隔离检测输入端口 ；控制隔离输出端口 ；具有上下行时间和冲次显示功能；实现输入的快速响应与精确的输出控制。负载电流实时监测电路24集成了负载电流精准的实时监测、显示与报警功能，防止因抽油井负荷过重导致断杆和烧毁电机事故的发生，直接经济效益和间接经济效益显著。频率调节电路26和动态显示电路25具有抽油机上下行频率任意调节和动态显示功能。如图5所示，本实用新开进中的冲程差速控制器在控制抽油机时的运行过程可以分成五个过程，具体说明如下I) S形加速过程本过程是由电控柜10内的冲程差速控制器控制电动机6内的变频器的起始过程，完成电动机的柔性加速功能，到匀速高速运行为止，既要完成电动机6的重载软启动又要限制启动电流，降低启动过程中的机械伤害。[0026]2)匀速提升抽油高速过程这是光杆I (也称抽油杆)上行工作过程，从光杆的下死点开始，由冲程差速控制器控制变频器输出第一段频率指令，当光杆I内柱塞达到最高提升速度后，冲程差速控制器便使其始终保持大小不变的速度直到这一过程结束。3)匀速下放光杆过程这部分可以说成是匀速提升抽油高速过程的逆过程，即光杆下行工作过程，从光杆上死点开始，冲程差速控制器控制向变频器输出第二段频率指令，并保持到下行结束。第一段频率指令是指抽油机上行时的频率，该值是由行程控制板电路中的设定电位器给定，具体值由现场工人设定，第二段频率为下行频率，其频率值由行程控制板电路中的另一个电位器给定，上行和下行的两段频率不同，具体值跟两个电位器设定值有关。4)两段频率指令平稳过渡过程当光杆I无论运行到上死点还是下死点时，都要经过短暂的换向之后才向相反的方向运行。在这个短暂换向瞬间，电动机不再从电网汲取能量，通过位置和负荷检测很容易捕获这个瞬间，冲程差速控制器经过逻辑变换，实现两段频率的轮流交替，完成平稳过渡过程。5)自由停车过程为满足生产定点停车要求，当接受到停止指令后，电动机中的变频器立即封锁触发脉冲，使电动机自由滑行，用户使用机械制动装置即可实现定点瞬时停车。综上所述，本实用新型中的冲程差速控制器通过适当调整二段频率，既可以确保原油充分入泵，又能有效防止原油粘度过高引起的软卡或脱抽，有效地提高系统的抽油效率，保证了系统安全平稳地运行。另，本实用新型中的冲程差速控制器通过高精度位置检测电路和霍尔监测电路对上下形程及负荷进行监测，为行程控制板电路提供准确稳定的信号来源，实现抽油机上下行程分别调速，有效的避免了油井脱抽造成的设备损坏及钢丝绳跳槽等问题，防止因抽油井负荷过重导致断杆和烧毁电机事故的发生，运行稳定可靠，结构简单，操作简便，自动化程度高，直接和间接经济效益显著。
权利要求1.一种用于塔架式抽油机的冲程差速控制器，用于控制塔架式抽油机的电动机，并安装在所述塔架式抽油机的电控柜内，其特征在于，所述冲程差速控制器以壁挂式的安装方式固定在所述电控柜，所述冲程差速控制器包括有由钢板焊接制成的箱体，在箱体的底部焊接有接地螺钉，在箱体的内部两侧设置有用于固定控制电路板的小挡板，以及在箱体壁上设置有用于电导通控制电路板与外界的导线固定锚座，所述控制电路板中设置有所述抽油机上下行程检测和抽油杆上下死点的识别电路、直流稳压电源电路、抗干扰电路、行程控制板电路、负载电流实时监测电路、频率调节和动态显示电路。
2.根据权利要求1所述的用于塔架式抽油机的冲程差速控制器，其特征在于，所述抽油机上下行程检测和抽油杆上下死点的识别电路由高精度位置检测电路和霍尔监测电路组成，通过对电流的监测实现行程及位置检测，为所述行程控制板电路提供准确稳定的信号来源。
3.根据权利要求1所述的用于塔架式抽油机的冲程差速控制器，其特征在于，所述直流稳压电源电路能模块化输出12 24VDC直流电压。
4..根据权利要求1所述的用于塔架式抽油机的冲程差速控制器，其特征在于，所述行程控制板电路是利用单片机技术实现检测和逻辑控制，满足输入的快速响应与精确的输出控制；提供信号隔离检测输入端口和控制隔离输出端口。
5.根据权利要求1所述的用于塔架式抽油机的冲程差速控制器，其特征在于，所述负载电流实时监测电路集成了负载电流精准的实时监测、显示与报警电路。
专利摘要本实用新型公开了一种用于塔架式抽油机的冲程差速控制器，该冲程差速控制器用于控制塔架式抽油机的电动机，并以壁挂式的安装方式固定在抽油机电控柜。冲程差速控制器包括有由钢板焊接制成的箱体，在箱体的底部焊接有接地螺钉，在箱体的内部两侧设置有用于固定控制电路板的小挡板，以及在箱体壁上设置有用于电导通控制电路板与外界的导线固定锚座，所述控制电路板中设置有所述抽油机上下行程检测和抽油杆上下死点的识别电路、直流稳压电源电路、抗干扰电路、行程控制板电路、负载电流实时监测电路、频率调节和动态显示电路。具有结构简单、控制方便、耗能少和占用空间少等优点。
文档编号H02P27/04GK202872722SQ20122042897
公开日2013年4月10日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者王长军, 王辉, 顾广海, 邹军, 林军, 贾雨蒙, 夏红军, 王京通, 刘颖, 陶蕊 申请人:辽宁华孚石油高科技股份有限公司