专利名称：智能型节能保护控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于油井抽油机电机控制器技术领域，具体适用于油井抽油机，为抽油机电机的运行提供过载、堵转、缺相、三相不平衡、过热等保护功能以及实现油井井下电加热器智能化控制的一种智能化、数字化、节能型的装置。
背景技术：
目前，抽油机电机保护控制器大致有以下几种方式1、热继电器，采用双金属片热原理，过载保护值不准确，易受环境温度的影响，缺相保护不灵敏，现已逐渐淘汰不再使用。2、普通模拟电路保护器，采用普通电路，结构复杂，采用电位器设定保护电流，电流设置不准确，保护不可靠；无法实现更多复杂功能，不利于产品升级换代。3、普通数字电机保护器，采用数字电路，只具有电机保护功能，不具有井下电加热器智能控制功能。
另外，油田各采油厂油井许多是高凝油和特稠油，这种油井必须要采用井下加热方式，为此，各采油厂许多油井都采用了电加热装置，这种装置的功率都较大(30-75KW)，虽然有些电加热采用了中频可调功率及定时加热的方式，但由于功率的设置调节和定时时间的设置是采油工人为设置，这样必然存在人员的素质和责任心的问题；更何况井下情况复杂，凭经验是不可能很好的解决井下加热功率的设置问题；所以在很多情况下，为了能使抽油机正常工作和保险起见，人为调高加热功率和延长加热时间，甚至不需要“长送”的油井也“长送”，造成能源的极大的浪费，造成石油开采成本的不断上升，直接影响了企业的经济效益。如果能合理检测井下负荷的大小(井下负荷与加热有直接的关系)，即可解决加热功率的设置问题(或者是“间送”时间的设置)。
目前，油井电加热自动控制的改造方案，大致有以下几种1、加装载荷传感器，可有效的检测载荷的大小(可通过载荷的大小控制加热)，但缺点是改装困难，成本高，可靠性不高。2、在井口加装温度传感器，可检测温度控制电加热装置，缺点是改装困难，温度易受环境温度的影响(北方地区冬天和夏天野外的温差可达80度以上)，效果也不是太理想。
发明内容
针对以上存在的问题，申请人研制了一种可对抽油机负荷进行实时监控，根据负荷大小控制电加热装置，避免以往电加热装置常送和定时间送的弊端，可有效的达到节能的智能型节能保护控制器。
本实用新型采取的技术方案是壳体由前壳体和后盖组成，壳体面板设有显示窗口及按键，后盖上设有外引接线端子，壳体上有三个穿线孔；壳体内设有三个电流互感器和一块线路板；互感器套在三个穿线孔上，通过导线与线路板连接；线路板由电源变压器、中央处理器、仪表放大器、A/D检测芯片、存储器和显示电路元件组成；线路板通过导线与后盖上的接线端子连接；通过互感器、仪表放大器、A/D检测芯片检测电机的三相电流、三相电压，再通过中央处理器的软件计算、处理，实现电机功率的自动切换以及电加热的智能化控制，电加热的控制采用功率检测方式。
本实用新型采用美国INTEL公司工业控制专用微电脑中央处理器(以下简称单片机)为控制核心，电流、有功功率的采集采用高精度传感器结合进口仪表专用运算放大器和电量采集专用芯片；同时还在线路中采用先进的WatchDog(即“看门狗”电路)，防止因各种干扰而造成的死机现象，具有功能强大、抗干扰能力强等特点；软件采用C语言编制，具有完善的功能及可靠的性能；控制器是专门针对抽油机井下电加热装置和高转差率抽油机专用电机的工作特点而设计。
另外，本实用新型还具有完善的电机保护控制功能，本实用新型结合高转差率抽油机专用电机的周期变化的负荷特点，对电机的过载、缺相、三相不平衡、过热及堵转进行可靠的保护，可实时显示电机三相电流、平均电流及三相有功功率，可显示各种故障类型，具有完善的保护控制功能。
三种装置的综合对比
由于本实用新型采取了上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型具有以下优点1、采用进口专用芯片，可靠性高，性能稳定；2、可自动、智能化的控制电加热，节电率达20-50％；3、完善的电机保护功能，合理、有效地运用硬件资源；4、安装容易，不需人工维护，使用寿命可达10年以上。
以下结合附图及实例，对本实用新型的结构做进一步说明
图1是本实用新型的结构示意图图2是本实用新型的内部结构示意图图3是本实用新型的系统原理图具体实施方式
参看图1、图2、图3，本实用新型的外壳1采用阻燃ABS工程塑料，壳体1由前壳体和后盖组成，壳体面板设有显示窗口及按键，以提供用户操作界面；后盖上设有外引接线端子，分别提供控制器电源和控制信号输出；壳体1上有三个穿线孔2，现场安装时电机引接线穿过此孔；本实用新型水平安装后，后盖在前壳体下方，可有效避免雨水流入控制器内，即控制器有防水功能；本实用新型内部设有三个电流互感器12和一块线路板11；互感器12套在三个穿线孔2上，通过导线与线路板连接；线路板11上由电源变压器6、中央处理器3、仪表放大器9、A/D检测芯片5、存储器4和显示电路10元件组成；线路板11通过导线与后盖上的接线端子连接；电机电流通过三相电流互感器转换为小信号的电流信号，与电流互感器连接的仪表放大器对电流信号进行处理后，送给与仪表放大器相连接的A/D检测芯片5，通过A/D转换后，原来的模拟信号转换为数字信号，再送入与A/D检测芯片相连接的中央处理器(CPU)；CPU接收到来自A/D检测芯片的数字电流、电压信号后，经内部的程序和硬件电路处理；一方面将检测的数据传送给与之相连接的显示电路，提供人机界面，供用户读取数据；另一方面CPU内的程序根据检测的数据确定电机的工作状态，相应的发送信号给与之相连接的电机保护控制单元7和电加热控制单元8；电机保护控制单元7控制电机的运行，电加热控制单元8控制井下电加热器的运行；数据存储器与CPU连接，负责存放用户设定的各种参数，即使掉电也能保证设定数据不丢失。
本实用新型的工作原理如下电机的电流信号及电压必须有高精度的传感器采集，在经过专用运算放大器放大到合适的电压信号，经A/D转换器转换为数字信号，送入给中央处理器；在这一系列的处理中要保证各个环节的处理精度，这样才能准确的检测电机的电流和电压，为自动控制电加热提供可靠的数据；为保证信号的准确，我们采用高精度的进口芯片；中央处理器(CPU)，它实际上是个微型电脑，经A/D转换芯片来的电流数字信号在CPU中经专门设计的软件计算、处理，来自动控制电加热的工作与否，实现最佳的、智能化的控制，即保证抽油机的可靠运行，又实现最佳的节能效果；同时，CPU可根据电流的大小对电机的过载、堵转、缺相等全面的保护；数据存储器，它可保存设置的各项参数，如电机的额定电流、加热控制的上、下限功率等系列参数，即使掉电也不会丢失数据。执行控制单元，由CPU来的控制信号，经可靠的继电器，控制电机的运行、停止，电加热的运行与否；显示电路，提供人机界面，显示各种数据。
权利要求1.一种智能型节能保护控制器，其特征在于壳体由前壳体和后盖组成，壳体面板设有显示窗口及按键，后盖上设有外引接线端子，壳体上有三个穿线孔；壳体内设有三个电流互感器和一块线路板；互感器套在三个穿线孔上，通过导线与线路板连接；线路板由电源变压器、中央处理器、仪表放大器、A/D检测芯片、存储器和显示电路元件组成；线路板通过导线与后盖上的接线端子连接。
专利摘要本实用新型为油井抽油机电机控制器技术领域提供一种智能化、数字化、节能型的装置，其主要特征是壳体由前壳体和后盖组成，壳体面板设有显示窗口及按键，后盖上设有外引接线端子，壳体上有三个穿线孔；壳体内设有三个电流互感器和一块线路板；互感器套在三个穿线孔上，通过导线与线路板连接；线路板由电源变压器、中央处理器、仪表放大器、A/D检测、存储器和显示电路等元件组成；线路板通过导线与后盖上的接线端子连接。由于本实用新型采取了上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型具有可靠性高，性能稳定；节电率高，安装容易，不需人工维护，使用寿命长的优点。
文档编号H05K5/00GK2896635SQ20062002996
公开日2007年5月2日 申请日期2006年1月26日 优先权日2006年1月26日
发明者乔书勇, 黎小兵 申请人:河南油田亚盛电器有限责任公司