一种油田水源井节能保护数字化监控柜的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种油田水源井节能保护数字化监控柜，包括柜体，柜体的前面板上依次安装有变频器控制面板、人机界面、多功能数显仪表、变频运行指示、变频停止指示、工频运行指示、工频停止指示、变频启动按钮、变频停止按钮、工频启动按钮、工频停止按钮、变频故障指示、变频高速和变频低速转换开关、变频远程控制和变频就地控制转换开关、变频故障复位按钮。利用上述监控柜可以采集水源井的水位、出水压力和水量等数据，对电潜泵的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率等参数集中进行显示，操作简单，省时方便；而各个指示，可以让工作人员随时了解监控柜内变频器的工作状态，实现对水源井状态的实时监控。
【专利说明】一种油田水源井节能保护数字化监控柜
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电器节能保护监控设备，具体涉及一种油田水源井节能保护数字化监控柜。
【背景技术】
[0002]目前，长庆油田公司有2000多个水源井，因未采取节能措施，年平均浪费I亿度电能；潜水泵因未装水位监测系统，抽干烧坏潜水泵占整个水源井潜水泵的65%左右，每年还要打上百个水源井，每年以15%左右速度递增打井数量。水源井水位从几十米到几百米不等。水源井动液面无法检测，每次修井时，只能通过出水管观察静液面，老区静液面为120-180米，新区静液面150-360米。当水抽空时，不能及时关掉电源，这样导致大批水源井潜水泵空转烧坏并浪费大量电能，严重地导致水源井停止供水，导致地层压力减少，出油率减少，严重影响了原油产量的完成。潜水泵没有使用变频调速器控制不节能，不能动态集中显示水位、出水压力和水量、潜水泵的电压、电流、功率等，还不能上传，同时也不能满足现阶段长庆油田数字化建设的需要。
[0003]因此，提供一种油田水源井节能保护数字化监控柜，以解决油田水源井生产数据无法上传和远程监控水源井工况情况、不能动态集中数字显示控制参数和电量参数，潜水泵不能恒压控制变频节能、保护、软起动等实际问题，成为了油田建设的工作重点。专利申请号201120169714.7公开了 “一种油田井区水源井节能保护监控柜”，利用在监控柜柜体前门安装潜水泵变频起动器、无线传输器、记录仪、出水压力监测仪、出水流量监控仪等仪器，实现了潜水泵的恒压控制节能、动态监测水源井水位、出水压力、出水流量等，但此种方式所需仪器多，采集到的数据多而散乱，造成了操作的复杂性，同时，因该专利公开的监控柜无法显示变频器的工作状态，给油田工作带来了诸多的不便。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种油田水源井节能保护数字化监控柜，以解决现有的监控柜无法显示变频器的工作状态和操作复杂的问题。
[0005]为此，本实用新型提供了一种油田水源井节能保护数字化监控柜，包括柜体，所述柜体的前面板上依次安装有变频器控制面板、人机界面和多功能数显仪表；
[0006]所述变频器控制面板的正下方安装有变频运行指示，变频运行指示的右侧依次安装有变频停止指示、工频运行指示、工频停止指示；
[0007]所述变频运行指示的正下方安装有变频启动按钮，变频启动按钮的右侧依次安装有变频停止按钮、工频启动按钮、工频停止按钮；
[0008]所述变频启动按钮的正下方安装有变频故障指示，变频故障指示的右侧依次安装有变频高速和变频低速转换开关、变频远程控制和变频就地控制转换开关、变频故障复位按钮。
[0009]所述柜体的顶端设置有一四面椎体的防雨罩，该防雨罩的顶面面积为500mmX 700mm,底面面积为 900mmX 1100mm,高 200mm。
[0010]所述柜体宽为700mm,高为1850mm,厚度为500mm。
[0011]所述柜体的顶盖上安装有两个电风扇，柜体侧面安装电风扇过滤网。
[0012]所述前面板上有十五个控制功能单元；
[0013]第一个控制功能单元，变频器控制面板的面积为80mmX 100mm，中心距柜体顶盖300 mm,距柜体中心轴220mm ；
[0014]第二个控制功能单元，人机界面面积为210mmX 144mm，中心距柜体顶盖300 mm，距柜体中心轴Omm ；
[0015]第三个控制功能单兀，多功能数显仪表面积为96mmX96mm,中心距柜体顶盖300mm，距柜体中心轴223mm ；
[0016]第四个控制功能单元，变频运行指示直径为28 mm，中心距柜体顶盖300 mm，距柜体中心轴210mm ；
[0017]第五个控制功能单元，变频停止指示直径为28 mm,中心距柜体顶盖300 mm,距柜体中心轴70mm ；
[0018]第六个控制功能单元，工频运行指示直径为28 mm,中心距柜体顶盖300 mm,距柜体中心轴70mm ；
[0019]第七个控制功能单元，工频停止指示直径为28 mm,中心距柜体顶盖300 mm,距柜体中心轴210mm ；
[0020]第八个控制功能单元，变频启动按钮直径为28 mm，中心距柜体顶盖700 mm，距柜体中心轴210mm ；
[0021]第九个控制功能单元，变频停止按钮直径为28 mm,中心距柜体顶盖700 mm,距柜体中心轴70mm ；
[0022]第十个控制功能单元，工频启动按钮直径为28 mm,中心距柜体顶盖700 mm,距柜体中心轴70mm ；
[0023]第^^一个控制功能单元，工频停止按钮直径为28 mm,中心距柜体顶盖700 mm,距柜体中心轴210mm ；
[0024]第十二个控制功能单元，变频故障指示直径为28 mm,中心距柜体顶盖800 mm,距柜体中心轴210mm ；
[0025]第十三个控制功能单元，变频高速和变频低速转换开关直径为28 mm,中心距柜体顶盖800 mm,距柜体中心轴70mm ；
[0026]第十四个控制功能单元，变频远程控制和变频就地控制转换开关直径为28 mm,中心距柜体顶盖800 mm,距柜体中心轴70mm ；
[0027]第十五个控制功能单元，变频故障复位按钮直径为28 mm,中心距柜体顶盖800mm，距柜体中心轴210mm。
[0028]本实用新型的有益效果:通过在监控柜的柜体上安装人机界面和多功能数显仪表，将水源井的水位、出水压力和水量等数据，电潜泵的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率等参数集中进行显示，操作简单，省时方便；同时监控柜柜体前门上设置的各个指示，可以让工作人员随时了解监控柜内变频器的工作状态，实现对水源井状态的实时监控。
[0029]以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是油田水源井节能保护数字化监控柜的正视图。
[0031]图2是油田水源井节能保护数字化监控柜的侧视图。
[0032]图3是油田水源井节能保护数字化监控柜的俯视图。
[0033]附图标记说明:1、防雨罩；2、柜体；3、变频器控制面板；4、人机界面；5、多功能数显仪表；6、变频运行指示；7、变频停止指示；8、工频运行指示；9、工频停止指示；10、变频启动按钮；11、变频停止按钮；12、工频启动按钮；13、工频停止按钮；14、变频故障指示；15、变频高速和变频低速转换开关；16、变频远程控制和变频就地控制转换开关；17、变频故障复位按钮；18、锁；19、前面板；20、过滤网；21、柜体侧面；22、百叶窗；23、过线孔；24、电风扇。
【具体实施方式】
[0034]实施例1:
[0035]如图1所示，本实用新型提供了一种油田水源井节能保护数字化监控柜，监控柜内安装有变频器，监控柜包括柜体2，所述柜体2的前面板19上依次安装有变频器控制面板
3、人机界面4和多功能数显仪表5 ；
[0036]所述变频器控制面板3的正下方安装有变频运行指示6，变频运行指示6的右侧依次安装有变频停止指示7、工频运行指示8、工频停止指示9 ;所述变频运行指示6的正下方安装有变频启动按钮10，变频启动按钮10的右侧依次安装有变频停止按钮11、工频启动按钮12、工频停止按钮13 ;所述变频启动按钮10的正下方安装有变频故障指示14，变频故障指示14的右侧依次安装有变频高速和变频低速转换开关15、变频远程控制和变频就地控制转换开关16、变频故障复位按钮17。
[0037]所述前面板19上有十五个控制功能单元；
[0038]第一个控制功能单元，变频器控制面板3的面积为80mmX 100mm,中心距柜体2顶盖300mm，距柜体2中心轴220mm，所述变频器控制面板3用于实现对监控柜内的变频器进行控制，如变频器的正反转、点动等等；
[0039]第二个控制功能单元，人机界面4，为了操作的便捷性，优选人机界面触摸屏，人机界面触摸屏面积为21mmX 144mm,中心距柜体2顶盖300 mm,距柜体2中心轴Omm,所述人机界面4用于集中显示水源井水位、出水压力和水量以及潜水泵的电参数等数据，还可以根据采集到的参数生成流程图、曲线图、表格，人机界面4带有的RJ45、RS485、RS232网络接口与PC上位机联接，人机界面4将采集到的数据通过网络传给PC上位机，PC上位机分析、处理数据，并自动将数据存储、汇总、形成报表并打印；所述的人机界面4还有报警功能和通信功能。I)、报警功能:以美国HORNER公司的0CS--—体化可编程人机界面控制器为例，一般都是利用人机界面控制器PLC上的I/O接口与外接传感器相连，利用软件来完成的，如出水压力过高时，软件判断后，发出指令进行报警。2)、通信功能:外界通信模块RS232 口与人机界面控制器232相连，人机界面控制器内部参数要设定好即可了，通过软件判断进行通信，RJ45、RS485通讯也可。
[0040]上述人机界面4可以是美国HORNER公司的OCS—体化可编程人机界面控制器、研华推出的全新搭配基于RISC处理器可编程人机界面产品WebOP系列、西门子7寸触摸屏原装正品TP700触摸屏6AV2124-0GC01-0AX0等其中一项。
[0041]第三个控制功能单兀,多功能数显仪表5面积为96mmX96mm,中心距柜体2顶盖300 mm，距柜体2中心轴223mm，所述的多功能数显仪用于显示潜水泵的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率等；
[0042]第四个控制功能单元，变频运行指示6用于变频器正常运行指示，直径为28 mm,中心距柜体2顶盖300 mm,距柜体2中心轴210mm ；
[0043]第五个控制功能单元，变频停止指示7用于变频器停止运行指示，直径为28 mm,中心距柜体2顶盖300 mm，距柜体2中心轴70mm ；
[0044]第六个控制功能单元，工频运行指示8用于备用软启动器正常运行指示，直径为28 mm,中心距柜体2顶盖300 mm,距柜体2中心轴70_ ；
[0045]第七个控制功能单元，工频停止运行指示用于备用软启动器停止运行指示，直径为28 mm,中心距柜体2顶盖300 mm,距柜体2中心轴210_ ；
[0046]第八个控制功能单元，变频启动按钮10用于启动变频器正常运行，直径为28 mm,中心距柜体2顶盖700 mm,距柜体2中心轴210mm ；
[0047]第九个控制功能单元，变频停止按钮11用于停止变频器正常运行，直径为28 mm,中心距柜体2顶盖700 mm，距柜体2中心轴70mm ；
[0048]第十个控制功能单元，工频启动按钮12用于启动备用软启动器正常运行，直径为28 mm,中心距柜体2顶盖700 mm,距柜体2中心轴70_ ；
[0049]第十一个控制功能单元，工频停止按钮13用于停止备用软启动器正常运行，直径为28 mm,中心距柜体2顶盖700 mm,距柜体2中心轴210_ ；
[0050]第十二个控制功能单元，变频故障指示14用于变频器出现各种故障指示，直径为28 mm,中心距柜体2顶盖800 mm,距柜体2中心轴210mm ；
[0051]第十三个控制功能单元，变频高速和变频低速转换开关15用于变频器在高频和低频运行状态转换，直径为28 mm,中心距柜体2顶盖800 mm,距柜体2中心轴70mm ；
[0052]第十四个控制功能单元，变频远程控制和变频就地控制转换开关16用于变频器在远程控制和就地控制的转换，直径为28 mm,中心距柜体2顶盖800 mm，距柜体2中心轴70mm ；
[0053]第十五个控制功能单元，变频故障复位按钮17用于变频器出现故障排除后需要恢复的按钮，直径为28 mm,中心距柜体2顶盖800 mm，距柜体2中心轴210mm。
[0054]如图2和图3所示，当柜内温度超过40°C时，上顶盖两个电风扇24开始旋转，抽风降温，保证整个监控系统的正常运转工作；当柜内温度低于10°c时，两个电风扇24断电停止抽风，所述电风扇24采用温控开关。柜体侧面21安装有电风扇过滤网20，用于固定电风扇，平时电风扇不用时，防止外面土吹进来，造成电风扇工作障碍。
[0055]所述的柜体2为双开门长方体柜式结构，柜体2宽为700mm,高为1850mm,厚度为500mm,柜体2的前门上还设置有锁18。
[0056]监控柜的顶盖上还设置有过线孔23。
[0057]为了避免雨水进入监控柜造成监控内机器不能正常工作，柜体2的顶端还设置有一四面椎体的防雨罩I，该防雨罩I的顶面面积为500mmX700mm,底面面积为900mm X 1100mm ,高 200mm。
[0058]为了保证柜体2内的机器散热通风，柜体2的侧面板还设置有百叶窗22。
[0059]为了保证水源井在突发情况下的正常运行，采用三种启动方式:1)、自动运行:监控柜自动起动变频器，利用PID控制器来控制泵的出口压力；
[0060]2)、手动运行:通过控制面板上的变频启动按钮10在手动模式下可以单独启动变频器，此方式可以灵活控制变频输出；3)、备用软起动运行:当变频器发生故障时，利用接触器将电机脱离开变频器，投入软起动器运行，保证生产正常进行。
[0061]本发明实施例当然也可根据实际需要，控制面板上功能单元随意组合，做到在满足现场功能要求的前提下，合理利用资源，15个控制单元本着操作方便的目的，设计符合人体力学原理且美观实用，控制单元相对应等均匀分布在监控柜前内门上。
[0062]本专利采用在监控柜的前门设置人机界面4和指示变频器各个工作状态的指示，一方面能动态监控水源井深水位，不会抽干烧坏潜水泵；实现了水源井远程监控，提高了管理效率，满足了现阶段油田数字化建设的要求。而且变频软起动能使潜水泵起动平稳，减少了对电网和机械设备的冲击，延长水源井维修周期，降低了修井工的劳动强度，确保了水源井供水正常进行。另外节能效果显著:可以使潜水泵功率因数提高到0.95以上，综合节电率达到20%以上，同时减少了供电线路的损耗，增加了变压器带载能力。另外，更重要的一方面是方便工作人员查看变频器的工作状态，在变频器出现故障时，可以及时获得信息，及时解决，且运行状态一目了然，而人机界面4则是采用32位处理器，可以显示水源井水位、出水压力和水量、潜水泵电参数以及事故报警，实现集散控制，监控实时性好，自动化程度高。采用变频进行系统调控，控制效果好，数据采集及时准确，能根据数据监测情况自动优化设备运行状态，及时提出修改或调整运行参数的指令要求。
[0063]以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
[0064]本实施例没有详细叙述的部件、结构及工艺属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述，如有需要我们可提供参考资料。
【权利要求】
1.一种油田水源井节能保护数字化监控柜，包括柜体(2)，其特征在于:所述柜体(2)的前面板(19)上依次安装有变频器控制面板(3)、人机界面(4)和多功能数显仪表(5); 所述变频器控制面板(3)的正下方安装有变频运行指示(6)，变频运行指示(6)的右侧依次安装有变频停止指示(7)、工频运行指示(8)、工频停止指示(9); 所述变频运行指示(6)的正下方安装有变频启动按钮(10)，变频启动按钮(10)的右侧依次安装有变频停止按钮(11 )、工频启动按钮(12)、工频停止按钮(13); 所述变频启动按钮(10)的正下方安装有变频故障指示(14)，变频故障指示(14)的右侧依次安装有变频高速和变频低速转换开关(15)、变频远程控制和变频就地控制转换开关(16)、变频故障复位按钮(17)。
2.如权利要求1所述的一种油田水源井节能保护数字化监控柜，其特征在于:所述柜体(2)的顶端设置有一四面椎体的防雨罩(1)，该防雨罩(I)的顶面面积为500mmX700mm，底面面积为 900mm X 110Omm,高 200mm。
3.如权利要求1所述的一种油田水源井节能保护数字化监控柜，其特征在于:所述柜体(2)宽为700mm,高为1850mm,厚度为500mm。
4.如权利要求1所述的一种油田水源井节能保护数字化监控柜，其特征在于:所述柜体(2)的顶盖上安装有两个电风扇(24)，柜体侧面(21)安装电风扇过滤网(20)。
5.如权利要求1所述的一种油田水源井节能保护数字化监控柜，其特征在于:所述前面板(19)上有十五个控制功能单元； 第一个控制功能单元，变频器控制面板(3)的面积为80mmX 100mm,中心距柜体(2)顶盖300 mm,距柜体(2)中心轴220mm ； 第二个控制功能单元，人机界面(4)面积为210mmX 144mm，中心距柜体(2)顶盖300mm,距柜体(2)中心轴Omm ； 第三个控制功能单兀，多功能数显仪表(5)面积为96mmX96mm,中心距柜体(2)顶盖.300 mm,距柜体(2)中心轴223_ ； 第四个控制功能单元，变频运行指示(6)直径为28 mm，中心距柜体(2)顶盖300 mm，距柜体(2)中心轴210mm ； 第五个控制功能单元，变频停止指示(7)直径为28 mm，中心距柜体(2)顶盖300 mm，距柜体(2)中心轴70mm ； 第六个控制功能单元，工频运行指示(8)直径为28 mm，中心距柜体(2)顶盖300 mm，距柜体(2)中心轴70mm ； 第七个控制功能单元，工频停止指示(9)直径为28 mm，中心距柜体(2)顶盖300 mm，距柜体(2)中心轴210mm ； 第八个控制功能单元，变频启动按钮(10)直径为28 mm，中心距柜体(2)顶盖700 mm,距柜体(2)中心轴210mm ； 第九个控制功能单元，变频停止按钮(11)直径为28 mm，中心距柜体(2)顶盖700 mm,距柜体(2)中心轴70mm ； 第十个控制功能单元，工频启动按钮(12)直径为28 mm，中心距柜体(2)顶盖700 mm,距柜体(2)中心轴70mm ； 第i^一个控制功能单元，工频停止按钮(13)直径为28 mm,中心距柜体(2)顶盖700mm，距柜体(2)中心轴210mm ； 第十二个控制功能单元，变频故障指示(14)直径为28 mm,中心距柜体(2)顶盖800mm，距柜体(2)中心轴210mm ； 第十三个控制功能单元，变频高速和变频低速转换开关(15)直径为28 mm,中心距柜体(2)顶盖800 mm,距柜体(2)中心轴70mm ; 第十四个控制功能单元，变频远程控制和变频就地控制转换开关(16)直径为28 mm,中心距柜体(2)顶盖800 _，距柜体(2)中心轴70_ ； 第十五个控制功能单元，变频故障复位按钮(17)直径为28 mm，中心距柜体(2)顶盖.800 _，距柜体(2)中心轴210mm。
【文档编号】H05K5/02GK203968499SQ201420328042
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】高宝元, 诗林, 贺艺军, 王正金, 李朝辉, 陆永生, 杨振杰, 田瑛, 张刚, 谭欢 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司工程技术研究院