专利名称：一种高精度抽油机无线示功仪及其示功图测量方法
技术领域：
本发明涉及一种高精度抽油机无线示功仪及其示功图测量方法。
背景技术：
目前市场上的抽油机无线示功仪如图I所示，由加速度传感器I’、压力式载荷传感器2’、模拟信号采集模块3’、数字信号主控制模块4’和无线信号收发模块5’组成，具体实现流程为由无线信号收发模块5’接收到外部上层设备要求测量抽油机一个周期的示功图的命令后，传递给数字信号主控制模块4 ’，数字信号主控制模块4 ’控制加速度传感器I’和压力式载荷传感器2’开启，测量一个周期(周期是根据抽油机的电机转速计算所得)，两者输出的模拟信号通过模拟信号采集模块3’进行处理后传递给数字信号主控制模块4’，在整个周期的测量中，数字信号主控制模块4’将保存不少于200个点的载荷与加速度数据组，然后根据加速度值的两次积分，得到初始各保存点的位移值，并需通过抽油机凸 轮曲线、杠杆臂比等数值，修正出各保存点的正确位移值，最后通过无线信号收发模块5’发送到外部上层设备。这样的无线示功图测量方法一方面采用了压力式载荷传感器，其载荷测量精度和长期稳定性受到很大的影响；另一方面采用了加速度传感器两次积分求位移的方法，位移测量精度也很低，这是因为一、抽油机在上下运动工作过程中，基本都有振动、横向转动等干扰，造成所测得的加速度值本身就有很大误差；二、由于加速度测量的受干扰问题，电气设计上不得不做模拟或数字滤波处理，必然导致所测加速度值有相位滞后及幅值衰减，就无法与载荷数据保持时间同步，这为最后绘制出的示功图带来了整体性能上很大的误差；三、当抽油机上下运动速度较慢时，加速度的变化值也很小，导致信噪比大为减小而无法正确测量。
发明内容
本发明提供的一种高精度抽油机无线示功仪及其示功图测量方法，可获得对抽油机的高精度、高稳定性的测量结果。为了达到上述目的，本发明提供一种高精度抽油机无线示功仪，包含
依次电路连接的模拟信号采集模块、数字信号主控制模块和无线信号收发模块，还包含分别与模拟信号采集模块电路连接的(Γ360。倾角传感器和扭矩传感器；
(Γ360。倾角传感器安装于抽油机曲柄平衡块上，用来测量平衡块装置旋转的角度；扭矩传感器安装于曲柄机构轴与电机减速器传动轴间，测量曲柄机构轴与电机减速器传动轴间的扭矩值；
模拟信号采集模块把模拟量数据转换成数字量后传递给数字信号主控制模块；
无线信号收发模块使无线示功仪与外部上层设备进行命令、数据的交换。本发明还提供一种示功图测量方法，包含以下步骤
步骤I、将无线示功仪正确安装到抽油机上，开机；步骤2、外部上层设备发送测量命令；
步骤3、无线信号收发模块接收到测量命令后，数字信号主控制模块控制(Γ360。倾角传感器和扭矩传感器开始同步测量，(Γ360。倾角传感器测量平衡块装置旋转的角度值，扭矩传感器测量曲柄机构轴与电机减速器传动轴间的扭矩值；
步骤4、(Γ36(Τ倾角传感器和扭矩传感器将测量数据传输到模拟信号采集模块；
步骤5、模拟信号采集模块将得到的模拟信号转换成数字信号后，传递给数字信号主控制模块；
步骤6、数字信号主控制模块在一个周期的测量过程结束后，将保存的数据通过无线信号收发模块输出给外部上层设备。本发明的优点是 1、可实现高精度、高稳定性的载荷数据测量；
2、可实现高精度的位移数据测量；
3、可实现在线快速测量；
4、可实现区域性组网测量。
图I是背景技术中抽油机无线示功仪的结构示意 图2是本发明提供的无线示功仪的结构示意图。
具体实施例方式以下根据图2，具体说明本发明的较佳实施例
如图2所示，是一种高精度抽油机无线示功仪，包含
依次电路连接的模拟信号采集模块3、数字信号主控制模块4和无线信号收发模块5，还包含分别与模拟信号采集模块3电路连接的(Γ360。倾角传感器6和扭矩传感器7 ；
采用(Γ360。倾角传感器6测量平衡块装置旋转的角度值，具有响应速度快，精度高的特点，并且解决了加速度传感器测量测量过程的振动、横向转动等干扰问题，解决了超声波传感器激光传感器雨雪天测量受干扰的问题。采用扭矩传感器7测量扭矩值，从而间接得到抽油杆上的作用力。解决了载荷传感器易老化，使用寿命短，容易飘移以及人为破坏严重等限制；
模拟信号采集模块3把模拟量数据转换成数字量后传递给数字信号主控制模块4 ； 无线信号收发模块5使无线示功仪与外部上层设备进行命令、数据的交换。一种示功图测量方法，包含以下步骤
步骤I、将无线示功仪正确安装到抽油机上，开机；
步骤2、外部上层设备发送测量命令；
步骤3、无线信号收发模块5接收到测量命令后，数字信号主控制模块4控制(Γ360。倾角传感器6和扭矩传感器7开始同步测量，(Γ360。倾角传感器6测量平衡块装置旋转的角度值，扭矩传感器7测量曲柄机构轴与电机减速器传动轴间的扭矩值；
步骤4、(Γ36(Τ倾角传感器6和扭矩传感器7将测量数据传输到模拟信号采集模块3 ； 步骤5、模拟信号采集模块3将得到的模拟信号转换成数字信号后，传递给数字信号主控制模块4 ；
步骤6、数字信号主控制模块4在一个周期的测量过程结束后，将保存的数据通过无线信号收发模块5输出给外部上层设备。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的 描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种高精度抽油机无线示功仪，其特征在于，包含 依次电路连接的模拟信号采集模块(3)、数字信号主控制模块(4)和无线信号收发模块(5)，还包含分别与模拟信号采集模块(3)电路连接的(Γ360°倾角传感器(6)和扭矩传感器(7); (Γ360°倾角传感器(6)安装于抽油机曲柄平衡块上，用来测量平衡块装置旋转的角度； 扭矩传感器(7)安装于曲柄机构轴与电机减速器传动轴间，测量曲柄机构轴与电机减速器传动轴间的扭矩值； 模拟信号采集模块(3)把模拟量数据转换成数字量后传递给数字信号主控制模块(4)； 无线信号收发模块(5)使无线示功仪与外部上层设备进行命令、数据的交换。
2.一种示功图测量方法，其特征在于，包含以下步骤 步骤I、将无线示功仪正确安装到抽油机上，开机； 步骤2、外部上层设备发送测量命令；步骤3、无线信号收发模块(5)接收到测量命令后，数字信号主控制模块(4)控制(Γ360°倾角传感器(6)和扭矩传感器(7)开始同步测量，(Γ360°倾角传感器(6)测量平衡块装置旋转的角度值，扭矩传感器(7)测量曲柄机构轴与电机减速器传动轴间的扭矩值；步骤4、(Γ360°倾角传感器(6)和扭矩传感器(7)将测量数据传输到模拟信号采集模块(3); 步骤5、模拟信号采集模块(3)将得到的模拟信号转换成数字信号后，传递给数字信号主控制模块(4); 步骤6、数字信号主控制模块(4)在一个周期的测量过程结束后，将保存的数据通过无线信号收发模块(5)输出给外部上层设备。
全文摘要
一种高精度抽油机无线示功仪，包含依次电路连接的模拟信号采集模块、数字信号主控制模块和无线信号收发模块，还包含分别与模拟信号采集模块电路连接的0~360。倾角传感器和扭矩传感器。一种示功图测量方法，利用测量曲柄平衡块旋转角度的0~360。倾角传感器，利用安装在抽油机曲柄机构轴与电机减速器传动轴间的扭矩传感器测量扭矩值，模拟信号采集模块把模拟量数据转换成数字量后传递给数字信号主控制模块，无线信号收发模块使无线示功仪与外部上层设备进行命令、数据的交换。本发明提供的一种新型高精度抽油机示功图测量方法，可获得对抽油机的高精度、高稳定性的测量结果。
文档编号G01M3/24GK102937507SQ20121047089
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者赵要强, 陆永钢 申请人:上海神开石油化工装备股份有限公司, 上海神开石油设备有限公司