基于微型计算机控制的油田水井防冻装置制造方法
【专利摘要】一种基于微型计算机控制的油田水井防冻装置。主要为了解决现有油田水井的导出管容易在冬季发生冻堵事故的问题。其特征在于：壳体内置有微型计算机、D/A转换器、电流电压转换器、IGBT晶体管触发电路以及高频电磁场发生器；高频电磁场发生器由逆变器、整流电路、电感、电容以及IGBT晶体管电路组成；由电容两端引出导线，作为高频电流的输出端；壳体外有感应线圈外罩，外罩由2个圆形半体通过铰链连接而成，内壁上开有嵌入槽，槽内固定有若干首尾依次相连的感应线圈，高频电流的输出端连接至此感应线圈的两端。本种防冻装置结构简单,可直接包住水井导出管后工作，不会破坏导出管外的保温层，防冻效果好，与现有的放流方式相比，可节省能源。
【专利说明】基于微型计算机控制的油田水井防冻装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种应用于油田水井防冻领域中的计算机控制装置。
【背景技术】
[0002]油田水井上都会连接一根导出管，该管的主要作用是防喷和便于进行水井内的水质测试。但是，正是由于有这根导出管的存在，在冬季就会产生一个困扰水井维护人员的问题，那就是这根导出管在进行测试施工时易发生冻、堵的问题，由于导出管具有内外防腐层以及包裹了外保温层，因此无法采用普通的电加热方式来解决冻堵的问题。目前除了采取放溢流的办法外尚无有效的解决办法。但是，采用放溢流的方法来防冻、堵，一方面对环境影响大，容易污染环境，不利于环保，另一方面导出管放出的溢流容易迅速凝结成冰，对测试工人在井场操作非常不利，极易滑倒或坠跌。此外，放溢流的大、小无法掌控好，当溢流放得过小时，起不到防冻、堵的作用，导出管仍会发生冻、堵，导致水井不能完成正常的测试作业以及防喷作用失效。
【发明内容】
[0003]为了解决【背景技术】中所提到的技术问题，本实用新型提供一种基于微型计算机控制的油田水井防冻装置，该种防冻装置结构简单，可直接包住水井导出管后工作，既不会破坏导出管外的保温层，也不会对井口环境造成破坏，防冻效果好，与现有的放流方式相t匕，可大大节省能源的消耗。
[0004]本实用新型的技术方案是:该种基于微型计算机控制的油田水井防冻装置，包括壳体，其独特之处在于:壳体内置有采用AT89S51芯片的微型计算机、D/A转换器、电流电压转换器、IGBT晶体管触发电路以及高频电磁场发生器。其中，所述D/A转换器采用DAC0832芯片，所述电流电压转换器采用由LM324芯片构成的反相比例放大器，所述D/A转换器与所述电流电压转换器连接后构成双极性输出电路以实现电流到电压的转换；所述电流电压转换器的输出端连接到所述IGBT晶体管触发电路的触发信号输入端；所述高频电磁场发生器由逆变器、整流电路、电感、电容以及IGBT晶体管电路组成；所述电感、电容以及IGBT晶体管电路顺次串联接于所述整流电路的输出端之间；由所述电容两端引出导线，作为高频电流的输出端，所述导线内置于连接电缆中。所述微型计算机的数字信号输出端连接至所述D/A转换器的数字信号输入端，所述IGBT晶体管触发电路的触发信号输出端连接至所述IGBT晶体管电路的触发角控制信号输入端；壳体外通过连接电缆连接有感应线圈外罩，所述感应线圈外罩由2个圆形半体通过铰链连接而成，所述2个圆形半体上与铰接端相对的另一个端面上固定有若干相互吸引的磁块以及拉手；感应线圈外罩的内壁上开有嵌入槽，所述槽内固定有感应线圈，若干感应线圈的首尾依次相连，其始末端分别为线圈电流的输入端和输出端；所述输入端和输出端连接至位于感应线圈外罩上的接线端子上；连接电缆亦通过接线端子插头连接在接线端子上。感应线圈外罩内开有矩形内凹槽，所述槽内固定有温度传感器，温度传感器的信号输出端连接至接线端子上，由所述连接电缆连接至所述壳体内微型计算机的采样信号输入端。
[0005]本实用新型具有如下有益效果:该种防冻装置结构简单，可直接通过感应线圈外罩包住水井导出管后工作，通过感应线圈外罩上内置的温度传感器来感受导出管的温度，按照所采样的温度，单片机通过D/A转换器和电流电压转换器输出不同的波形信号，从而向IGBT晶体管触发电路输出不同的控制信号，使高频电磁场发生器内的IGBT晶体管电路的触发角发生变化，产生不同频率的高频电磁场，使水井导出管沿周向形成高频涡流，从而使水井导出管内的冻、堵物质被加热而溶化。使用本种装置，既不会破坏导出管外的保温层，也不会对井口环境造成破坏，除了具有防冻效果好的特点外，而且与现有的放流方式相t匕，可大大节省能源的消耗。
[0006]【专利附图】
【附图说明】:
[0007]图1是本实用新型的结构示意图。
[0008]图2是本实用新型的电气控制原理图。
[0009]图3是本实用新型所述高频电磁场发生器的构成原理图。
[0010]图中1-感应线圈外罩，2-拉手，3-磁块，4-嵌入槽，5-铰链，6-温度传感器，7-感应线圈，8-接线端子，9-连接电缆，10-壳体，11-工作电源线。
[0011]【具体实施方式】:
[0012]下面结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0013]由图1所示，该种基于微型计算机控制的油田水井防冻装置，包括壳体10，在壳体10内置有采用AT89S51芯片的微型计算机、D/A转换器、电流电压转换器、IGBT晶体管触发电路以及高频电磁场发生器。图2是该装置的电气控制原理图。
[0014]其中，所述D/A转换器采用DAC0832芯片，所述电流电压转换器采用由LM324芯片构成的反相比例放大器，所述D/A转换器与所述电流电压转换器连接后构成双极性输出电路以实现电流到电压的转换，所述电流电压转换器的输出端连接到所述IGBT晶体管触发电路的触发信号输入端。
[0015]具体实施时，采用AT89S51芯片的微型计算机的P2 口与DAC0832芯片的D10-DI7数据输入端相连，P2 口用来控制DAC0832的输入寄存器选择信号CS、输入寄存器写选通信号WRl及DAC寄存器写选通信号WR2和数据传送信号XFER。当DAC0832芯片的WR2 口和XFER 口同时有效时，8位DAC寄存器端为高电平“ 1”，此时DAC寄存器的输出端Q跟随输入端D也就是输入寄存器Q端的电平变化；反之，当端为低电平“O”时，第一级8位输入寄存器Q端的状态则锁存到第二级8位DAC寄存器中，以便第三级8位DAC转换器进行D/A转换。所采用的LM324芯片构成的反相比例放大器是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封袋，内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。在微型计算机内存程序的控制下，所述电流电压转换器的输出端会出现方波、锯齿波、三角波以及正弦波。而正是这些不同的波形会使得IGBT晶体管触发电路接收到不同的触发信号，从而实现对高频电磁场发生器的频率进行调整。
[0016]图3是本装置所述高频电磁场发生器的构成原理图。如图所示，所述高频电磁场发生器由逆变器、整流电路、电感、电容以及IGBT晶体管电路组成，所述IGBT晶体管即绝缘栅双极型晶体管。所述电感、电容以及IGBT晶体管电路顺次串联接于所述整流电路的输出端之间；由所述电容两端引出导线，作为高频电流的输出端，所述导线内置于连接电缆9中，如图所示，通过接线端子连接到感应线圈的两端。
[0017]另外，所述微型计算机的数字信号输出端连接至所述D/A转换器的数字信号输入端，所述IGBT晶体管触发电路的触发信号输出端连接至所述IGBT晶体管电路的触发角控制信号输入端。
[0018]此外，如图1所示，壳体10外通过连接电缆9连接有感应线圈外罩1，所述感应线圈外罩I由2个圆形半体通过铰链5连接而成，所述2个圆形半体上与铰接端相对的另一个端面上固定有若干相互吸引的磁块3以及拉手2。使用时，将两个半体旋开，扣合在水井导出管上，通过磁块的作用吸合后，即可完成固定。
[0019]在感应线圈外罩I的内壁上开有呈螺旋状的嵌入槽4，所述槽内固定有感应线圈7，若干感应线圈7的首尾依次相连，其始末端分别为线圈电流的输入端和输出端；所述输入端和输出端连接至位于感应线圈外罩上的接线端子8上；连接电缆9亦通过接线端子插头连接在接线％5子8上。
[0020]另外，在感应线圈外罩I内开有矩形内凹槽,所述槽内固定有温度传感器6，温度传感器6的信号输出端连接至接线端子8上，由所述连接电缆9连接至所述壳体内微型计算机的采样信号输入端。
[0021]使用时，将感应线圈外罩包住水井导出管，通过温度传感器来感受导出管的温度，当温度过低时，可以通过单片机输出控制波形，自动启动高频电磁场发生器，高频电磁场发生器将直流电转化为高频电流后，提供给感应线圈外罩内的感应线圈，之后由感应线圈，将高频电流转化为高频电磁场，由于感应线圈围绕在水井导出管的周围，从而在水井导出管的周向上就会产生高频涡流，使得导出管被加热，从而实现对导出管的防冻和解冻。如果，温度未按照预期而发生变化，则单片机改变控制信号就会使电流电压转换器的输出端输出的控制信号波形发生变化，从而实现对高频电磁场发生器的频率进行调整，增加涡流强度，直至顺利完成解冻堵。另外，利用本装置进行防冻、解冻作业时，可不与导出管的本体直接接触，对导出管上的防腐涂层、防腐材料及其它保温材料，不会产生任何影响，确保了作业的安全性。
【权利要求】
1.一种基于微型计算机控制的油田水井防冻装置，包括壳体(10)，其特征在于:壳体(10)内置有采用AT89S51芯片的微型计算机、D/A转换器、电流电压转换器、IGBT晶体管触发电路以及高频电磁场发生器； 其中，所述D/A转换器采用DAC0832芯片，所述电流电压转换器采用由LM324芯片构成的反相比例放大器，所述D/A转换器与所述电流电压转换器连接后构成双极性输出电路以实现电流到电压的转换；所述电流电压转换器的输出端连接到所述IGBT晶体管触发电路的触发信号输入端； 所述高频电磁场发生器由逆变器、整流电路、电感、电容以及IGBT晶体管电路组成；所述电感、电容以及IGBT晶体管电路顺次串联接于所述整流电路的输出端之间；由所述电容两端引出导线，作为高频电流的输出端，所述导线内置于连接电缆(9)中； 所述微型计算机的数字信号输出端连接至所述D/A转换器的数字信号输入端，所述IGBT晶体管触发电路的触发信号输出端连接至所述IGBT晶体管电路的触发角控制信号输入端; 壳体(10)外通过连接电缆(9)连接有感应线圈外罩(1)，所述感应线圈外罩(I)由2个圆形半体通过铰链(5)连接而成，所述2个圆形半体上与铰接端相对的另一个端面上固定有若干相互吸引的磁块(3)以及拉手(2);感应线圈外罩(I)的内壁上开有嵌入槽(4)，所述槽内固定有感应线圈(7)，若干感应线圈(7)的首尾依次相连，其始末端分别为线圈电流的输入端和输出端；所述输入端和输出端连接至位于感应线圈外罩(I)上的接线端子(8)上；连接电缆(9)亦通过接线端子插头连接在接线端子(8)上； 感应线圈外罩(I)内开有矩形内凹槽,所述槽内固定有温度传感器(6)，温度传感器(6)的信号输出端连接至接线端子(8)上，由所述连接电缆(9)连接至所述壳体(10)内微型计算机的采样信号输入端。
【文档编号】E21B36/04GK203669825SQ201420058022
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年2月3日 优先权日:2014年2月3日
【发明者】唐新禹, 韩旭, 杨志成 申请人:东北石油大学