一种采用物联网技术的抽油机智能控制系统的制作方法
【技术领域】
:
[0001]本实用新型属于石油钻采技术领域，尤其是设计一种采用物联网技术的抽油机智能控制系统。
【背景技术】
:
[0002]随着石油钻采行业的飞速发展，根据各大采油厂的实际情况，长冲程低冲次的节能型智能抽油机的使用将愈来愈广泛。更高的冲程，冲次控制精度意味着工作效率的提高，系统也将会在节能上有所突破。但是，无论是传统抽油机还是现在市场上的智能型抽油机控制方式均十分粗矿。现有技术中的抽油机控制系统中，对抽油机电动机的控制要么采用速度控制方式，要么采用位置控制方式，但都会在电动机驱过程中出现很多问题，具体包括由于风力、震动等因素影响，故障率居高，对电动机的速度不能精确控制，存在控制精度低的缺陷和不足，速度波动较大对于机械传动件会造成很大冲击，缩短机械使用寿命，速度波动也会造成无功的增多，导致节能效果低。其次，现有技术中的抽油机控制系统结构复杂，外部传感器较多且存在较大的故障隐患，在现场使用中故障率较高且维修复杂，维修成本居高不下，给各大采油厂的生产造成很大不便。而且，现有技术不能自动适应抽油工况和油井人工检查工作量大等问题。
【实用新型内容】:
[0003]为了克服【背景技术】中存在的不足，本实用新型提供一种采用物联网技术的抽油机智能控制系统。其结构简单，设计合理，使用操作便捷，控制精度高，工作效率高，故障率低，维护维修成本低，使用效果好等特点，能够控制抽油机运动规律，实现高效率、安全可靠和劳动强度低的抽油控制。
[0004]本实用新型采用的技术方案是:一种采用物联网技术的抽油机智能控制系包括变频器，交变电源通过空气开关到达变频器，所述的变频器与智能控制器双向连接，智能控制器设有3G网络通讯接口、反馈接口和保护单元，智能控制器按照设定的参数对变频器进行控制，与变频器进行实时的数据交换，以取得变频器的各项参数，根据所取得的参数制定对变频器的控制参数，同时将变频器的各项参数与智能控制器的控制参数运用物联网技术通过3G网络实时上传，变频器与永磁同步电动机相连，永磁同步电动机驱动抽油机，变频器根据智能控制器发来的控制参数对工频进行调整，并将调整后的频率输送给永磁同步电动机。
[0005]上述方案中的变频器包括控制电路、整流电路及直流中间电路。永磁同步电动机采用的是自控式交直交电压型电机控制方式，由整流桥、三相逆变电路、控制电路、三相交流永磁电机和位置传感器构成。
[0006]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0007]1.本实用新型采用集成化、模块化的设计，且无需很多的外部传感器就能实现对抽油机电动机控制，结构简单，设计合理，实现方便。2.本实用新型以智能控制器为核心，采用操作控制面板作为人机交互界面，使用操作便捷，显示直观。3.本实用新型采用智能控制器，实现对永磁同步电动机的控制，确保永磁同步电动机电动机的功率在合理的范围之内。4.本实用新型采用智能控制器，可通过控制变频器来实现对电动机的控制，从而实现功率恒定。5.本实用新型智能控制器运用控制算法，计算出电动机最佳功率。通过控制变频器来实现对电动机的控制，是电动机不会进行发电，减少系统做无用功，达到节能降耗的目的。6.本实用新型智能控制器运用物联网技术可以连接3G网络，能够实现数据远传。7.本实用新型的外围不需要多余的传感器，因此外部故障点较少，具有耐用的特点，在后期维护过程中能有效降低维护维修成本。8.本实用新型的使用效果好，具有良好的实效性和经济性，推广应用价值高。
[0008]综上所述，实用新型基于电机功率补偿、变频器对电动机的调控、控制器对变频器及电动机的控制工艺的改进、运用物联网技术通过网络对设备状态进行监测、以及对电动机原材料的变更。由此创造出的采用物联网技术的抽油机智能控制系统以较低成本的实现油田生产各油井的节能降耗，为今后油田生产提供高效率、安全可靠和劳动强度低的抽油控制。
【附图说明】
:
[0009]附图1是采用物联网技术的抽油机智能控制系统的组成框图；
[0010]附图2是采用物联网技术的抽油机智能控制系统的智能控制器结构框图；
[0011]附图3是采用物联网技术的抽油机智能控制系统的变频器结构框图。
[0012]具体实施方法:
[0013]下面结合附图对本实用新型作进一步说明:由图1中所示，采用物联网技术的抽油机智能控制系统包括变频器，交变电源通过空气开关到达变频器，所述的变频器与智能控制器双向连接，智能控制器设有3G网络通讯接口、反馈接口和保护单元，变频器与永磁同步电动机相连，永磁同步电动机驱动抽油机，在工作时，智能控制器按照设定的参数对变频器进行控制，与变频器进行实时的数据交换，以取得变频器的各项参数，根据所取得的参数制定对变频器的控制参数。同时将变频器的各项参数与智能控制器的控制参数通过3G网络实时上传，实现数据远传。变频器根据智能控制器发来的控制参数对工频进行调整，并将调整后的频率输送给永磁同步电动机。因为交流电动机的同步转速与电动机电源的频率成正比，所以永磁同步电动机的转速会随着变频器发出的频率变化而变化。抽油机在电动机的带动下进行上、下冲程的抽油动作。在整个工作过程中，保护单元对整个系统进行过流、过载、过热、欠压保护，以维持系统安全、稳定的运行。
[0014]上述方案中的变频器是把工频电源变换成各种频率的交流电源，以实现永磁同步电动机的变速运行。其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将变流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波逆变电路将直流电再逆成交流电。此变频器既可以改变电压，又可以改变频率。
[0015]上述方案中的智能控制器与3G网络相连，通过变频器实现对永磁同步电动机的控制，实时与变频器进行数据交换，将变频器中的实时参数进行上传，采用物联网技术，通过3G网络实现数据远传。
[0016]图2所示的是智能控制器结构框图，智能控制器根据预先设定的控制要求对变频器进行控制，发出控制参数，同时将变频器、永磁同步电动机、抽油机数据上传。在系统运行过程中，智能控制器接收变频器的频率数据、永磁同步电动机的电功率数据，根据所接收到的数据，计算出对变频器的控制参数，并将该参数发送给变频器。保护单元时刻对系统进行过流、过载、过热、欠压保护。
[0017]图3所示的是采用物联网技术的抽油机智能控制系统变频器结构框图，变频器接收到智能控制器的控制参数后，经过控制电路将交流工频电源转化为直流电，再经过逆变电路转化为所需频率的交流电，然后将产生的交流电提供给永磁同步电动机，同时将变频器输出的频率数据与电压数据传送给智能控制器。
[0018]本实用新型结合采用物联网技术的抽油机智能控制系统不仅在抽油机上下行过程中实现节能目标，还根据地下储油油层情况，控制抽油机运动规律，实现高效率、安全可靠和劳动强度低的抽油控制，并且取得了满意的效果，对于节能降耗综合功能:也就是单一功率补偿、变频调控、工艺改进等单一效果到综合效果的提升，也达到了很好的效果。
【主权项】
1.一种采用物联网技术的抽油机智能控制系统，包括变频器，交变电源通过空气开关到达变频器，其特征在于:所述的变频器与智能控制器双向连接，智能控制器设有3G网络通讯接口、反馈接口和保护单元，智能控制器按照设定的参数对变频器进行控制，与变频器进行实时的数据交换，以取得变频器的各项参数，根据所取得的参数制定对变频器的控制参数，同时将变频器的各项参数与智能控制器的控制参数采用物联网技术通过3G网络实时上传，变频器与永磁同步电动机相连，永磁同步电动机驱动抽油机，变频器根据智能控制器发来的控制参数对工频进行调整，并将调整后的频率输送给永磁同步电动机。
【专利摘要】本实用新型公开的是一种采用物联网技术的抽油机智能控制系统，控制系统包括变频器，交变电源通过空气开关到达变频器，所述的变频器与智能控制器双向连接，智能控制器设有3G网络通讯接口、反馈接口和保护单元，智能控制器运用物联网技术，通过网络对设备状态进行监测。变频器与永磁同步电动机相连，永磁同步电动机驱动抽油机，变频器根据智能控制器发来的控制参数对工频进行调整，并将调整后的频率输送给永磁同步电动机。该智能控制系统不仅在抽油机上下冲程过程中是实现节能目标，控制抽油机运动规律，实现高效率、安全可靠和劳动强度低的数字化控制，提高了抽油机控制的智能化程度和运行精度。
【IPC分类】H02P27/04, E21B43/00, H02P6/08
【公开号】CN204947946
【申请号】CN201520710196
【发明人】刘明
【申请人】大庆明达韦尔信息系统服务有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月15日