专利名称：抽油机遥控节能安全控制柜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种抽油机遥控节能安全控制柜，是油田开采中保证抽油机安全有效工作的一种电控装置，属于电气设备技术领域。
背景技术：
油梁抽油机是石油开采的通用设备，由于抽油机起动力矩较大，井下负荷不是很稳定。现有的控制装置为保证抽油机可靠工作，使电动机长期运行在三角形工作状态，当井下负荷变轻时势必造成能源浪费。科研人员在其节能降耗方面做了大量的工作，取得了部分成果。但任何一种设备都只能解决相关的部分问题，现有Y/△双向自动切换控制柜，主要以单片机系统为核心，包括功率传感器、功率传感器的模拟信号接入的A/D转换器、单片机的输出连接的执行机构、以及单片机连接的数码显示和存储器，在单片机系统内设定门槛值，通过与接口来的数据比较、计算和分析，决定转换和保护，该系统使用平均功率方式测试计算，对于现场的低电压小电流等特殊情况无法处理，从而造成浪费或机械磨损，并且该系统只有过载保护，要实现过流、过欠压及缺相保护仍然需要电流、电压传感器。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对现有油梁抽油机控制柜，特别是现有Y/△双向自动切换控制柜存在的上述不足，提供通过改变检测方法，更好地达到油梁抽油机节能目的，同时，从现场安全出发，设计可增加人员和设备的安全可靠性的一种抽油机遥控节能安全控制柜。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的，一种抽油机遥控节能安全控制柜，包括单片机输出连接的执行机构，提供信号的传感器，其特征在于所述控制柜中设置以单片机AT89C51为核心的中央控制系统，中央控制系统中还包括由比较器LM339及外围电路构成的缺相保护电路，由比较器LM339及外围电路构成的过载保护检测电路，由比较器LM339及外围电路构成的Y/△转换电流检测电路，由比较器LM339及外围电路构成的Y/△转换电压检测电路，缺相保护电路的输出接单片机的输入口，过载保护检测电路的输出接单片机的检测口，Y/△转换电流检测电路单片机的的输出接单片机的检测口，Y/△转换电压检测电路的输出接单片机的检测口，所述提供信号的传感器由接入三相电机的各相电流传感器和电压传感器，两相电流传感器的信号接缺相保护电路的输入端，另一相电流传感器的信号接过载保护检测电路的输入端，电压传感器的信号接Y/△转换电压检测电路的输入端。
本实用新型通过在应用三角形起动确保抽油机可靠起动的基础上，以单片机为核心，通过设置缺相保护电路、过载保护检测电路、Y/△转换电流检测电路、Y/△转换电压检测电路，在相关软件的支持下，工作中可自动检测电流和电压，单片机控制抽油机的工作状态，自动进行星型/三角型转换和故障保护，在电流检测控制方面不同于以往的方法，提高了控制可靠性和灵活性，本实用新型操作简单、安全可靠、性能稳定，节电效果十分明显，具有很强的适用性、显著的经济效益和社会效益，适合于负载较轻的油井。
图1为本实用新型工作原理框图；图2为本实用新型中以单片机为核心的中央控制系统电路图；图中，U1(U1A、U1B、U1C、U1D)LM339，U2(U2A、U2B、U2C)4069，U3(U3A、U3B)LM339，U4(U4B、U4D、U4E)CD4050，单片机U5AT89C51，二极管D、电阻、电容若干，1缺相保护电路，2过载保护检测电路，3Y/△转换电流检测电路，4Y/△转换电压检测电路。
具体实施方式
本实用新型由U5单片机AT89C51为核心的中央控制系统，中央控制系统中的缺相保护电路1、过载保护检测电路2、Y/△转换电流检测电路3、Y/△转换电压检测电路4，U5单片机输出连接的执行机构，提供信号的传感器，中央控制系统还接入的遥控装置、连锁装置、控制电源及柜体上的面板操作、面板显示构成，控制柜一般在野外露天工作，正常运行时由面板控制设定在自动档位，既可以在面板手动启动，又可以用遥控装置在远距离遥控启动，传感检测到的电流和电压信号传送到中央控制系统，经过比较分析发送指令到控制执行机构，确定电动机是否转换，或者因故障保护而停机。在需要检修强电时，连锁装置自动切断电源保护工作人员的安全。
具体工作过程是，从霍耳电流传感器来的三相信号有两Q1、Q2被送到缺相保护电路1，我们以Q1这相详细说明工作过程，输入的模拟信号经过整流滤波后来到U1D比较器LM339的同相输入端11脚，与10脚的参考电压比较后，在13脚输出高电平或低电平，该电平经过U2A反相器4069反相送到U5单片机AT89C51的输入口P10脚待查。根据实际工作电流的大小参考电压可以通过电位器VR3调节高低。另一相(Q2)以同样的工作原理被送到U5单片机AT89C51的输入口P11脚。正常运行时输入电位低于参考电压，在U5单片机P10、P11端是高电平。U5单片机检测到后发出停机指令，由执行机构使电机停止运行。
传感器Q3的输出信号接过载保护检测电路，工作方式与前类似，参考电压由VR2调节，输出信号送到U5单片机的P12端等待检测。
来自传感器Q3的信号经过整流、滤波后被分别送到Y/△转换电流检测电路3的U3A、U3B两个比较器LM339的5脚和6脚，5脚是U3A比较器的同相输入端，用于控制三角形到星型的转换，当电位高于参考电压U2时，控制电机在三角形状运行，当电位低于参考电压U2时，电机转为星型运行。6脚是U3B比较器的反相输入端，控制电机由星型到三角形的转换，当电位低于参考电压UB时，电机由星型转换到三角形运行。比较器输出的信号经过U4D、U4E缓冲器CD4050分别送到U5单片机的P15和P16端接受检测。
电压传感受器的信号接Y/△转换的电压检测电路4，经过桥式整流和滤波后送到U1C比较器LM339的反相输入口8脚。正常运行时其电压高于9脚的参考电压，比较器输出低电平经U4B缓冲器到U5单片机的P17端，电机的转换根据电流变化控制；当输入电压低于参考电压时，比较器输出高电平到U5单片机，使电机保持在三角形状态运行，或由星型状态强制切换到三角形状态运行。
U5单片机AT89C51不停地对P1口进行检测，检测值经过内部运算处理后发出起动摇(START)、停止(STOP)、转换(Y/△)等三条指令到执行机构，当Y/△指令输出高电平时使电机三角形运行，输出低电平时为星型运行。
采用本控制电路后，实现了电流与电压同时控制电动机的Y-△转换。本电流检测电路采用模拟方式外部调节参考电压，可以根据各抽油井的实际工况现场调整参数，无需回室内重置U5单片机，方便了野外生产。在启动电流大，工作电流小的场合采用本新型检测电路，提高了控制可靠性。
权利要求1.抽油机遥控节能安全控制柜，包括单片机输出连接的执行机构，提供信号的传感器，其特征在于所述控制柜中设置以单片机为核心的中央控制系统，中央控制系统中还包括由比较器及外围电路构成的缺相保护电路，由比较器及外围电路构成的过载保护检测电路，由比较器及外围电路构成的Y/△转换电流检测电路，由比较器及外围电路构成的Y/△转换电压检测电路，缺相保护电路的输出接单片机的输入口，过载保护检测电路的输出接单片机的检测口，Y/△转换电流检测电路的输出接单片机的检测口，Y/△转换电压检测电路的输出接单片机的检测口，所述提供信号的传感器由接入三相电机的各相电流传感器和电压传感器，两相电流传感器的信号接缺相保护电路的输入端，另一相电流传感器的信号接过载保护检测电路的输入端，电压传感器的信号接Y/△转换电压检测电路的输入端。
2.根据权利要求1所述抽油机遥控节能安全控制柜，其特征在于单片机可采用AT89C51。
3.根据权利要求1所述抽油机遥控节能安全控制柜，其特征在于缺相保护电路由两路比较器LM339及外围电路和与相应一路比较器LM339连接的反相器4069构成。
4.根据权利要求1所述抽油机遥控节能安全控制柜，其特征在于过载保护检测电路由比较器LM339及外围电路和与其连接的反相器4069构成。
5.根据权利要求1所述抽油机遥控节能安全控制柜，其特征在于Y/△转换电流检测电路由两路比较器LM339及外围电路和与相应一路比较器LM339连接的缓冲器CD4050构成。
6.根据权利要求1所述抽油机遥控节能安全控制柜，其特征在于Y/△转换电压检测电路由比较器LM339及外围电路和与其连接的缓冲器CD4050构成。
7.根据权利要求1所述抽油机遥控节能安全控制柜，其特征在于以单片机为核心的中央控制系统还接入设置的遥控装置、连锁装置、控制电源及柜体上的面板操作、面板显示。
专利摘要一种抽油机遥控节能安全控制柜，涉及油田开采中保证抽油机安全有效工作的一种电控装置，属于电气设备技术领域。主要特点是以单片机为核心，通过设置缺相保护电路、过载保护检测电路、Y/Δ转换电流检测电路、Y/Δ转换电压检测电路，在相关软件的支持下，工作中可自动检测电流和电压，单片机控制抽油机的工作状态，自动进行星型/三角型转换和故障保护，在电流检测控制方面不同于以往的方法，提高了控制可靠性和灵活性，本实用新型操作简单、安全可靠、性能稳定，节电效果十分明显，具有很强的适用性、显著的经济效益和社会效益，适合于负载较轻的油井。
文档编号H02H7/085GK2826829SQ20052007574
公开日2006年10月11日 申请日期2005年9月20日 优先权日2005年9月20日
发明者徐亚俊, 顾文滨, 孙巧林 申请人:中国石油化工股份有限公司江苏油田分公司石油工程技术研究院