专利名称：油田伺服控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石油开采机械，特别涉及一种能对抽油杆进行精确定位的油田伺服控制系统。
背景技术：
目前中国使用的油田伺服控制系统一般有以下几种抽油机类型，一类蓋头机，其有PLC、接触器等部件组成。这样的控制存在缺点不节能，功耗大。另一类直流无刷变频抽油控制，其有变频器、接触器等部件组成。这样的控制柜也存在缺点电机只按一个方向运行，功耗大，相对于蓋头机有优势。还有一类是塔式抽油机，其有变频器、接触器、同步电机等部件组成，其优点在于它有配重，使油井抽力与配重相等，这样使电能进一步降低，可节省电量50%。但是以上种种抽油机在对抽油杆的控制上均存在定位不精准，控制抽油杆工作时容易出现故障的问题。中国专利公告号CN 201184173Y，公告日2009年1月21日，公开了一种抽油机，包括主机、至少一套抽油杆及其抽油杆固定架、装有平衡对重块的对重架或者另外一套抽油杆及其抽油杆固定架、塔架和滑轮组件；所述的主机可拆卸式连接在塔架上，主机经滑轮组件一端可拆卸式连接有一套抽油杆固定架及抽油杆，另一端可拆卸式连接装有平衡对重块的对重架或者另外一套抽油杆及其抽油杆固定架，所述的主机电机采用永磁同步电机，并在电机旋转轴上设置编码器。此技术方案虽然能够实现简单的抽油杆定位功能，但是采用检测位置的编码器，在油田这种恶劣环境中比较容易损坏，容易造成油田伺服控制系统整体无法工作。
发明内容本实用新型的目的在于解决上述现有技术中对抽油杆的控制上均存在定位不精准，控制抽油杆工作时容易出现故障的问题，提供一种能对抽油杆进行精准定位，故障少， 使用寿命长的油田伺服控制系统。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种油田伺服控制系统，包括机架、抽油杆、抽油杆同步转动轮，所述的机架上固定有伺服电机，所述的抽油杆配设有定滑轮和配重块，所述的抽油杆由伺服电机驱动，所述的油田伺服控制系统还包括伺服电机控制器和伺服电机驱动组件，所述的伺服电机控制器与所述伺服电机驱动组件的输入端电连接，所述伺服电机驱动组件的输出端与所述的伺服电机电连接，所述的伺服电机转轴处连接设置有旋转变压器，所述的旋转变压器电连接有旋转变压器数字变换器，所述的旋转变压器数字变换器的输出端与所述的伺服电机控制器电连接。伺服电机是一种测量角度用的小型交流电动机，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度，由定子和转子组成，其中定子绕组作为变压器的原边，接受励磁电压，转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压，旋转变压器的原边、副边绕组则随转子的角位移发生相对位置的改变，因而其输出电压的大小随转子角位移而发生变化，输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，通过对正弦、余弦函数关系的计算可以得出电机的转速、运行时间等参数，继而得出抽油杆的实时位置以及实时速度，达到精准定位控制的目的；同时，旋转变压器，机械强度较大，适合在油田这种恶劣的旋转编码器无法正常工作的场合。作为优选，所述的机架上对应配重块的上方设置有上限位开关，对应配重块的下方设置有下限位开关，所述的上限位开关和下限位开关均与所述的伺服电机控制器电连接。通过上限位开关和下限位开关的设置，一方面防止了抽油杆的过渡运动，另一方面，可以通过上限位开关和下限位开关来计算伺服电机是否运动到位，与旋转变压器的检测结合，能更好地确保抽油杆位置的准确控制。作为优选，所述的油田伺服控制系统还包括有手动操作盒和无线控制器，所述的手动操作盒与所述的伺服电机控制器电连接，所述的伺服电机控制器设置有无线接收模块，所述的无线接收模块与所述的无线控制器相匹配。这样设置，保证了油田伺服控制系统中抽油机能够受远程控制和现场控制两种控制。作为优选，所述的抽油杆同步转动轮上设置有中位开关，所述的中位开关与所述的伺服电机控制器电连接。设置中位开关主要是用来核对抽油杆同步转动轮位置，抽油杆同步转动轮转动一圈，中位开关闭合一次即检测一个信号，每次运行到此处时即核对抽油杆位置。作为优选，所述的伺服电机控制器为DSP处理器。DSP处理器是以数字信号来处理大量信息的器件，能够接收模拟信号，转换为数字信号，然后再对数字信号进行修改、删除、 强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式，实时工作数据较
尚ο作为优选，所述的伺服电机驱动组件为变频器。采用变频调速具有以下优点 1.变频器可实现无级平滑调速，2.矢量变频器可模拟和直流电动机近似的调速性能，3.变频器可实现电动机的软启软停，且启动转矩大，4.变频器其功率因数接近为1，降低线路、 变压器损耗，5.由于可软启动电动机，变压器容量可比直接启动的变压器容量小。本实用新型的有益效果是本实用新型能对抽油杆进行精准定位，故障少，使用寿命长，工作效率也较高。
图1是本实用新型一种结构示意图；图2是本实用新型的一种电路结构图。图中1、伺服电机，2、机架，3、定滑轮，4、抽油杆，5、上限位开关，6、下限位开关，7、 配重块，12、变频器，13、DSP处理器，14、操作盒，15、中位开关，16、旋转变压器，17、旋转变压器数字变换器，18、输入电源，19、制动电阻。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。实施例一种油田伺服控制系统(参见附图1)，包括机架2、抽油杆4、抽油杆同步转动轮，机架2上固定有伺服电机1，抽油杆4配设有定滑轮3和配重块7，抽油杆4与配重块7位于定滑轮3的两侧，抽油杆4由伺服电机1驱动进行上下运动，同时，配重块7对应抽油杆4 进行上下运动，在机架2上对应配重块7的运动轨迹设置有上限位开关5和下限位开关6， 上限位开关5位于配重块7的上方，下限位开关6位于配重块7的下方，伺服电机1由变频器12进行驱动(参见附图2)，变频器12的电源输入端与输入电源18电连接，变频器12外界有制动电阻19，变频器12的控制信号输入端与DSP处理器13电连接，DSP处理器13还电连接有操作盒14、上限位开关5、下限位开关6和中位开关15，中位开关15设置在抽油杆同步转动轮上，抽油杆同步转动轮与伺服电机1的转轴连接，DSP处理器13内设置有无线接收模块，无线接收模块匹配有无线控制器，伺服电机1的转轴上连接设置有旋转变压器16， 旋转变压器16的输出端与旋转变压器数字变换器17的输入端电连接，旋转变压器数字变换器17的输出端与DSP处理器13的输入端电连接。本实施例使用时，由操作盒或无线控制器输出控制信号至DSP处理器，处理器输出信号，变频器驱动伺服电机运行，上行时配重块向上运行，下行时配重块向下运行。配重块先往下运行，碰到下限位开关后输出信号至DSP处理器控制配重块往上运行，配重块碰到上限位开关后停止动作，整个行程路径记录并输入至DSP处理器。抽油杆同步转动轮转动一圈，中位开关闭合一次即检测一个信号，每次运行到此处时即核对抽油杆位置，对照上限位开关和下限位开关的位置对抽油杆进行位置校对。在伺服电机运作过程中，伺服电机转轴带动旋转变压器，旋转变压器的原边、副边绕组则随转子的角位移发生相对位置的改变，因而其输出电压的大小随转子角位移而发生变化，输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，旋转变压器数字变换器接收旋转变压器输出的两路信号，通过对正弦、余弦函数关系的计算可以得出电机的转速、运行时间等参数，继而得出抽油杆的实时位置以及实时速度，然后输出数字量至DSP处理器；DSP处理器根据使用者输入的指令和计算得出的抽油杆的实时位置以及实时速度，输出控制信号至变频器，进行变频控制达到精准定位控制的目的。以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
权利要求1.一种油田伺服控制系统，包括机架、抽油杆、抽油杆同步转动轮，所述的机架上固定有伺服电机，所述的抽油杆配设有定滑轮和配重块，所述的抽油杆由伺服电机驱动，其特征在于所述的油田伺服控制系统还包括伺服电机控制器和伺服电机驱动组件，所述的伺服电机控制器与所述伺服电机驱动组件的输入端电连接，所述伺服电机驱动组件的输出端与所述的伺服电机电连接，所述的伺服电机转轴处连接设置有旋转变压器，所述的旋转变压器电连接有旋转变压器数字变换器，所述的旋转变压器数字变换器的输出端与所述的伺服电机控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的油田伺服控制系统，其特征在于所述的机架上对应配重块的上方设置有上限位开关，对应配重块的下方设置有下限位开关，所述的上限位开关和下限位开关均与所述的伺服电机控制器电连接。
3.根据权利要求1或2所述的油田伺服控制系统，其特征在于所述的油田伺服控制系统还包括有手动操作盒和无线控制器，所述的手动操作盒与所述的伺服电机控制器电连接，所述的伺服电机控制器设置有无线接收模块，所述的无线接收模块与所述的无线控制器相匹配。
4.根据权利要求1所述的油田伺服控制系统，其特征在于所述的抽油杆同步转动轮上设置有中位开关，所述的中位开关与所述的伺服电机控制器电连接。
5.根据权利要求1或2所述的油田伺服控制系统，其特征在于所述的伺服电机控制器为DSP处理器。
6.根据权利要求1或2所述的油田伺服控制系统，其特征在于所述的伺服电机驱动组件为变频器。
专利摘要本实用新型涉及一种油田伺服控制系统。本实用新型可以很好地解决现有技术对抽油杆的控制上均存在定位不精准的问题，其技术方案要点是，一种油田伺服控制系统，包括机架、抽油杆、抽油杆同步转动轮，机架上固定有伺服电机，抽油杆配设有定滑轮和配重块，抽油杆由伺服电机驱动，油田伺服控制系统还包括伺服电机控制器和伺服电机驱动组件，伺服电机控制器与伺服电机驱动组件的输入端电连接，伺服电机驱动组件的输出端与伺服电机电连接，伺服电机转轴处连接设置有旋转变压器，旋转变压器电连接有旋转变压器数字变换器，旋转变压器数字变换器的输出端与伺服电机控制器电连接。本实用新型能对油田伺服控制系统中的抽油杆进行精准定位。
文档编号H02P27/04GK202103624SQ20112016019
公开日2012年1月4日 申请日期2011年5月19日 优先权日2011年5月19日
发明者侯军 申请人:杭州赛翔科技有限公司