机电一体式抽油机远程监控断路装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种抽油机的智能优化控制方法。本发明还涉及应用该方法的远程集成式电机参数的测量与断路控制装置。
【背景技术】
[0002]抽油机工况复杂不仅表现为油井产液量会因时间或地点不同而不同，还表现在一个采油周期中受上下行程转换时的冲击载荷影响，抽油机的电流和功率因数呈现出大幅波动，使得整个油井电机负荷率也呈现出瞬变状态。目前针对大部分采用的游梁式抽油机这种瞬变工作状态，虽然可以利用势能平衡解决一些负荷冲击，但抽油机效率仍然很低，总体而言平均负荷率不足40%，且不能进行实时调整，有时还会出现功率倒送现像，这不仅增加了采油成本，还造成了资源浪费。为此，本发明提供一种针对实际工况采取优化控制方法以达到节能和优化生产的目的。
【发明内容】
[0003]为克服现在抽油机运行轻载空抽消耗增加的缺陷，提供一种机电一体式远程的采油机智能控制方法及其集成式断路装置。本发明是通过下述方案予以实现的:一种抽油机智能控制方法，它由遥信部1、机械控制部件2、电力控制部3、电流电压互感器4、过程控制部5组成。过程控制部5连续通过电压电流互感器4采集抽油机电压电流信号，计算得到抽油机液位一功率关系，再与历史数据曲线对比分析得出停机和开机的时间，然后结合时序实时给出机械控制部2的停机开机指令，机械控制部2将其变为电力控制驱动动作，让电力控制部3进行断开或闭合电机主回路，这样通过跟踪液位高低实时调整抽油机运行时间的方法避免了空抽和轻抽的电能浪费。本发明还提供远程通信模块实现数据的远程监测与控制，远程的数据中心能够根据历史数据分析结合预设的控制模型进行优化，使抽油机不断优化生产控制参数。同时中心可以监测计算和分析现场工况，包括产液量、电机功率、功率因数、故障状况等数据。本发明提供的机电一体式装置将检测、运算、控制和通信功能全部集成于一个接触器大小的装置中，安装时只需接入主回路，而不需要再接入互感器信号，因此无论是对老旧设备改造还是新建系统均易于实现，具有较大推广前景。
[0004]本发明还提供一种应用上述机电一体式控制方法集成式控制装置。机电一体式断路器装置及应用该装置实现远程监控系统联网接口。
[0005]本发明具有以下优点:
(1)装置的检测、计算和控制全部位于一个箱体中，无需外接检测点，极易安装；
(2)装置具有生产优化模式的智能控制，提高生产效率；
(3)装置具有远程监控，保证故障问题的及时发现，减少人员车辆开销，降低运维成本。
[0006]【附图说明】图1是本发明的电路原理图。
图2是具有4G和伺服控制的断路器原理图。
图3是具有GPRS和继电控制器的断路器原理图。
图4是智能断路器结构框图。
(11-1)遥信部、(51-1)嵌入式处理器、(51-2)交流采集单元、(41-1)电流互感器、(41-2)电压互感器、(32-1)-主触点(32-2)-自由脱扣机构(32-3)-分励脱
【具体实施方式】
[0007]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，不应理解为是对技术方案的限制，在此基础上的改进都属于本发明的保护范围。
[0008]如图1所示，在三相电机的电气主回路中接入电力控制部3，其动作受K信号控制，K的形成是机械控制部2、遥信部1、过程控制部5及电压电流互感器4共同作用的执行信号。
[0009]如图2所示，在三相电机的电气主回路中接入脱扣部3-1，其动作受K信号控制，K的形成是伺服控制部2-l、4G遥信部1-1、液功运算部5-1及电压电流互感器4共同作用的执行信号。
[0010]脱扣部有二种情况会动作:
情况一根据液位过低或电机及其供电故障。其动作控制原理为，电压电流互感器4采集电机的电压电流U，I送液功运算部5-1，经过计算抽油机的上下行程功能差得到液位一功率关系，液位小于规定的门限时，抽油机一个采油周期所做的有效功小于特定值，这时应该停止采油，运算部送出脱扣指令Y到伺服控制部2-1，伺服控制部通过电力电子形成驱动电流K控制脱扣分离；运算器根据给定运算模型，分析历史数据，算出等待时间，并启动定时，当定时时间一到，就重新给出控制信号Y并形成反向驱动电流K控制脱扣合闸。
[0011]情况二远程启、停控制。抽油机生产优化智能断路器具有远程监测与控制功能，通过遥信部1能够与远程数据中心进行通信，一方面可以监测现在的数据，包括产油量、功率消耗、电机效率、运行状态、故障情况等。另一方面还可以随时通过中心管理软件发出停机命令，液功运算部5-1得到指令形成指令Y，其余过程如情况一所述。
[0012]如图3所示，在三相电机的电气主回路中接入接触器部3-2，其动作受K信号控制，K的形成是继电控制部2-2、GPRS遥信部1-2、定时控制部5_2及电压电流互感器4共同作用的执行信号。
【主权项】
1.一种机电一体式抽油机远程监控断路装置，其特征是它由遥信部1、机械控制部2、电力控制部3、电压电流互感器4、过程控制部5组成，电压电流互感器4采集电机的电压电流U，I送过程控制部5，得出控制指令Y到机械控制部部2，由机械控制部送出控制信号K到电力控制部，电力控制部通过电力电子形成驱动电流K控制电机工作。2.根据权利要求1所述的机电一体式抽油机远程监控断路装置，其特征是遥信部1与过程控制部5模块中的CPU进行通信，进而与远程的控制程序进行通信，实现中心软件到装置的指令传输和监控数据的通信。3.一种机电一体式抽油机远程监控断路装置，其特征是它由4G遥信部1-1、伺服控制部2-1、脱扣部3-1、运算部5-1和电压电流互感器4组成，电压电流互感器4采集电机的电压电流U，I送液功运算部5-1，计算出液位一功率关系，液位小于规定的门限，抽油机一个采油周期所做的有效功小于特定值，这时应该停止采油，液功运算部5-1送出脱扣指令Y到脱扣部3-1，脱扣部通过电力电子形成驱动电流K控制脱扣分离；运算器根据给定运算模型，分析历史数据，算出等待时间，并启动定时，当定时时间一到，就重新给出控制信号Y并形成反向驱动电流K控制脱扣合闸。4.根据权利要求3所述的机电一体式抽油机远程监控断路装置，其特征是由4G遥信部模块1-1，液功运算部5-1组成，4G部遥信部模块1-1通过UART与功率液位计算模块中的CPU进行通信，进而与远程的控制程序进行通信，实现中心软件到装置的指令传输和监控数据的通信。5.一种机电一体式抽油机远程监控断路装置，其特征是它由GPRS遥信部1-2、继电控制部2-2、接触器部3-2、电压电流互感器4、定时控制部5-2组成，电压电流互感器4采集电机的电压电流U，I送定时控制部5-2，得出控制指令Y到继电控制部2-2，由继电控制部送出控制信号K到接触器部，控制电机工作。6.根据权利要求5所述的机电一体式抽油机远程监控断路装置，其特征是它由GPRS遥信部1-2与定时控制部模块中的CPU进行通信，进而与远程的控制程序进行通信，实现中心软件到装置的指令传输和监控数据的通信。7.根据权利要求1所述机电一体式抽油机远程监控断路装置，其特征还在于机电一体式结构，整个系统置于一个接触器大小的箱体内，(图4的说明)紙Μ 7-1、接线端子7-2、固定螺丝孔7-3、其内部控制过程是电流互感器41-1、电压互感器41-2将电压电流变换成0-5V的电压信号送到电能采集单元51-2变为数字信号，再由嵌入式处理器51-1处理后得到液位高度信号，然后根据预设的控制模式，决定向分励脱扣器32-3或合励脱扣器32-4送断开或闭合命令，使自由脱扣机构32-2带动主触点32-1相应动作。8.根据权利要求1所述机电一体式抽油机远程监控断路装置，其特征是嵌入式处理器51-1通过电能采集单元51-2完成电压采集、转换和电流的过程控制运算，从而获取电机功率，经过液位与功率的曲线计算得到液位，结合采油控制模式给机电控制部21-1送控制命令使启停控制脱扣器处于适合的位置。
【专利摘要】<b>发明名称</b><b>机电一体式抽油机远程监控断路装置</b>。本发明公开一种油田使用的抽油机的电机控制装置。它由遥信部、机械控制部、电力控制部、电压电流传感器、过程控制部组成。由于电压电流互感器能根据实际的油井情况实时采集电机的电压和电流并计算出功率和液位功率，并能根据优化的控制模式调节电动机启停时间，所以装置不仅能用于监测电机故障或运行状态，而且能给出生产优化方法，还能通过接口采集电压温度等参数，或给出无功补偿器的控制命令，达到综合监测与控制效果，所提供的装置机电一体式结构，只需三根线接入主回路，具有体积小、占地面积小、安装和维修方便等优点。
【IPC分类】E21B43/00, G05B19/418
【公开号】CN105373103
【申请号】CN201510871139
【发明人】赵建洋, 丁卫红
【申请人】淮阴工学院
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年12月2日