专利名称：油田数字化闭环控制变频节能柜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电器节能控制监控设备技术领域，确切地说涉及一种应用于数字化油田专用的闭环控制变频节能柜。
技术背景目前，公知的油田原油外输泵、注水用的注水泵，存在以下主要问题大马拉小车现象，浪费电能严重。有节能装置也不尽人情。一是其盲目性，不分电机功率大小统一安装，节电效果差；二是未能针对电机具体情况进行节能；三是选型缺乏科学性，在原油集输工程设计时，机泵容量及输油管线都必须留有充分的余量，因此造成了节流运行或反输回流等现象。注水是油田保持高产稳产的重要有效措施，每个区块注水范围小，注水量随开采状况的变化，需要经常调整，大部分注水站都存在额定流量与实际流量不相匹配的问题。而油田注水由于压力高、水量大，注水电机是大功率电动机，电动机长期处于高耗能状态运行。目前，外输和注水系统主要靠值班员凭经验开关各处阀门控制流量压力等参数来进行生产，但无力及时跟踪生产参数的变化，不仅造成严重的节流浪费，有时还会因运行参数调整不当而发生大罐抽空、管线堵塞或原油冒罐等事故。
实用新型内容为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种油田数字化闭环控制变频节能柜，采用本实用新型，解决了目前油田外输泵、注水泵参数没有历史记录、就地数字显示、进、出口压力差不能回馈恒压控制，数据不能实时远程监测，外输泵和注水泵不能达到最佳平稳变频节能运行状态、没有短路、断路、过载、过压、欠压保护烧坏外输泵和注水泵浪费电能等实际问题。本实用新型是通过采用下述技术方案实现的一种油田数字化闭环控制变频节能柜，包括柜体，其特征在于在柜体外表面安装有电力仪表、温度控制仪表、触摸屏、指示灯和转化开关；在柜体内从上而下分别装有总负荷空气开关，用于泵负荷远程断开和吸合交流接触器，用于节能和保护的变频器，用于给风扇、加热器、开关电源供电的分开关，用于可编程序的控制器PLC，用于压力、流量信号输入的隔离器，用于接线的接线端子排和用于平稳运行的电抗器，所述变频器和控制器PLC组成闭环控制变频节能装置，控制器PLC上的通信模块与外界网络联接。所述柜体包括柜体顶盖、柜体底座、柜体前门、柜体后门、柜体前控制面板和柜体侧板。所述柜体为长方体柜式结构，柜体前控制面板上控制单元为盘装式构造。所述柜体前门为双层门结构。所述触摸屏外安装有保护罩，保护罩上设置有红外线加热装置。与现有技术相比，本实用新型的有益效果表现在一、本实用新型在油田原油外输系统、注水系统中引进变频调速技术，自动跟踪调节运行状态，收到了良好的效果，增强了综合效益。外输泵和注水泵压力参数、流量参数，电机的电压、电流、功率、功率因数等参数不能动态监控、不能远传满足现阶段数字化油田建设的需要。油田数字化闭环控制变频节能柜是针对长庆油田实际需要而研制的新概念节能控制柜。既能满足现场实际需要，又能适应长庆数字化油田发展需要的电力设备。解决了目前长庆油田外输泵、注水泵参数没有历史记录、就地数字显示、进、出口压力差不能回馈恒压控制，数据不能实时远程监测，外输泵和注水泵不能达到最佳平稳变频节能运行状态、没有短路、断路、过载、过压、欠压保护烧坏外输泵和注水泵浪费电能等实际问题。改变了以往对外输泵和注水泵监控中有大量的数据需要工作人员及时的采集、记录，生产一线数据不能远传、外输泵和注水泵不能变频闭环节能、智能综合保护软起动的弊病。使外输泵和注水泵变频节能综合节电率达20%以上，功率因数达0. 98以上。确保了原油外输、地层注水正常生产的运行，保证生产的畅通无阻。为油田正常化生产提供了可靠的节能监控设备。二、本实用新型在技术上还达到了如下技术效果I、能动态监控外输泵和注水泵进出口的压力、流量的变化、电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、频率值的变化。2、可实现现场显示记录以及可以通过RJ45、M0DBUS485网络接口与PC上位机联接。实现生产数据和电参数实时远程监控。3、该系统具有手动和自动控制、就地和远程控制功能，4、软起动使外输泵和注水泵电动机起停平稳，减少对电网和机械设备的冲击，不会造成管网压力、流量、流速剧烈变化，延长了泵的使用寿命。闭环控制变频节能使功率因数可达到0. 95以上，综合节电率达到20%以上。5、具有智能短路、断路、过载、过压、欠压等保护功能，不烧坏外输泵和注水泵，确保外输泵和注水泵的正常。三、本实用新型中控制柜体采用双层开门设计，可以经受现场环境温度最低可以达到-30°C，采用触摸屏加装保护罩进行红外线加热的方式保证了触摸屏环境温度为((TC 40°C )，从而保证了控制系统可靠正常工作。四、本实用新型具有原油外输泵和注水泵变频闭环控制节能、智能综合保护软起动、进出口压力、流量、电流、电压、有功功率、功率因数、频率等参数动态集中显示和报警功能。通过RJ45网络接口或RS485网络接口进行远程传输、控制。柜体内部结构设计合理，控制面板操作方便，外形设计也符合人体工学原理。
下面结合实施例附图对本发明作进一步说明图I是本发明实施例柜体正面图示意图；图2是本发明实施例柜内布局示意图；图中1、电力仪表；2、温度控制仪表；3、触摸屏；4、指示灯；5、转换开关；6、参数显不标牌；7、总负荷空气开关；8、交流接触器；9、变频器；10、空气开关；11、控制器PLC ；
12、隔离器；13、接线端子排；14、电抗器。
具体实施方式
[0024]实施例I本实用新型公开了一种油田数字化专用闭环控制变频节能柜。控制面板包括用于电力参数监控的仪表I、柜内温度控制仪表2、数据集中显示的触摸屏3、正常和非正常指示灯4、功能转换开关5、参数标牌6 ;柜体内部包括用于总负控制的空气开关7、远程断合的交流接触器8、节能和保护的变频器9、分路负荷控制的空开10、可编程序控制器PLC11、压力和流量信号输入的隔离器12、接线端子排13、平稳运行的电抗器14。其特征是10节能和保护的变频器和11可编程序控制器PLC组成闭环控制变频节能装置，3触摸屏用来集中数据显示，10可编程序控制器PLC上的通信模块RJ45和RS485用来与外界网络联接进行上传生产数据，监控室接收终端通过服务器与PC机连接，可以在计算机上完成对外输泵和注水 泵进行远程监控、自动将数据存储、汇总、形成报表并打印。所述的柜体为双开门长方体柜式结构，柜体宽为600mm,高为1750mm,厚度为500mmo所述的柜体前控制面板上有六个控制功能单元，第一个控制功能单元电力参数监控的仪表面积为96mmX 96mm,最上端距顶盖400 mm ;第二个功能控制单元柜内温度控制仪表面积为96mmX 96mm,最下端距顶盖400 mm ;第三个控制功能单元集中显示的触摸屏面积为120mmX 160mm，最下端距底座1100 mm ;第四个控制功能单元正常和非正常指示灯，距下端距底座980 mm;第五个控制功能功能转换单元转换开关，距下端底座480 mm ;第六个控制功能单元参数标牌距下端底座350 mm。各部分分布均匀，协调设置。本发明的特点是由于柜体前控制面板上六个控制功能单元就地显示外输泵和注水泵的压力、流量、电参数，实现各种功能的控制转化，外输泵和注水泵具有变频节能保护软起动，通过RJ45接口或RS485接口，网络上传生产数据，接收终端将采集信号通过服务器与PC连接读取数据。解决目前长庆油田外输泵和注水泵控制参数和电量参数没有历史记录、就地数字显示，泵进、出口压力差不能回馈形成闭环控制，数据不能实时远程监测，外输泵和注水泵不能达到最佳平稳变频节能运行状态、没有短路、断路、过载、过压、欠压保护烧坏外输泵和注水泵浪费电能等实际问题。改变一往对外输泵和注水泵监控中有大量的数据需要工作人员及时的采集、记录，生产一线数据不能远传、外输泵和注水泵不能形成变频闭环恒压控制节能、智能综合保护软起动的弊病。使外输泵和注水泵变频节能综合节电率达20%以上，功率因数达0.98以上，确保了原油外输、地层注水生产的正常运行。为长庆数字化油田提供了可靠的节能监控设备。实施例2作为本实用新型的最佳实施方式如下如图I所示，一种油田数字化专用环闭控制变频节能柜中，其中用于电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率等电参数显示电力仪表1，当柜内温度超过40°C时，风扇旋转开始抽风降温，当柜内温度低于0°C时，柜内加热器开始加热的柜内温度控制仪表2，用于集中显示电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、压力、流量等数据、流程图、曲线图、表格的触摸屏3，用于电源指示、故障指示、正常指示灯4，用于自动控制和手动控制、就地和远程控制的转化开关5，用于标明性能指标、柜体尺寸、柜体重量6。这6单元相互连接，实现现有的现场测量和显示控制，同时分别可直接通过上网远程传输动态参数进行远程监控。实现采集和数据显示、数据记录、数据累积、动态监控，外输泵和注水泵电参数、进出口压力参数、流量参数、变频节能保护情况等，以及各种数据打印 和语言提示，大大方便了对现场信号的分析监控和处理，为油田正常化生产提供了可靠的监控设备。实施例如图2所示,柜体包括柜体顶盖、柜体底座、柜体前门、柜体后门、柜体前面控制面板和柜体侧板，柜体为长方体柜式结构，柜体前控制面板上控制单元为盘装式构造。从上而下分别装有用于总负荷空气开关7，用于泵负荷远程断开和吸合交流接触器8，节能和保护的变频器9，用于给风扇、加热器、开关电源供电的分开关10，用于可编程序控制器PLC11，用于压力、流量信号输入隔离器12，用于接线的端子排13，用于平稳运行的电抗器14。内部相互联接，布局合理，满足了现场实际要求，达到了设计要求。本发明实施例当然也可根据用户的实际需要，在控制面板上功能单元随意组合，做到在满足现场功能要求的前提下，合理利用资源。本发明是提供一种油田数字化闭环控制变频节能柜，它具有外输泵和注水泵变频节能保护软起动、泵进出口压力参数、流量参数、电参数动态显示和报警功能，数据网络远程传输、控制，采集的参数还可以通过报表输出或者以趋势曲线的方式显示、打印，内部结构合理，外形设计也符合人体工学原理，操作方便，功能齐全。本发明是在技术上实现了 I、能动态监控外输泵和注水泵进出口的压力、流量的变化、电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、频率值的变化。2、可实现现场显示记录以及可以通过RJ45、M0DBUS485网络接口与PC上位机联接。实现生产数据和电参数实时远程监控。3、该系统具有手动和自动控制、就地和远程控制功能，4、软起动使外输泵和注水泵电动机起停平稳，减少对电网和机械设备的冲击，不会造成管网压力、流量、流速剧烈变化，延长了泵的使用寿命。闭环控制变频节能使功率因数可达到0. 95以上，综合节电率达到20%以上。5、具有智能短路、断路、过载、过压、欠压等保护功能，不烧坏外输泵和注水泵，确保外输泵和注水泵的正常。油田数字化闭环控制变频节能柜特点I、采用大屏幕触摸式显示屏带参数存储功能，操作简单、省时方便。2、采用触摸屏直观的彩色图形显示监测数据、工作状态和报警，界面美观，具有良好的人机界面接口。3、系统运行安全可靠。在遇到全停电等故障状态时，具有自行关闭和保护报警功能，并提示现场值班人员采取应急措施，有效确保外输泵和注水泵的安全正常生产。网络操作采用分层认证方式，拥有完整的安全保障机制，充分保证运行设备和信息系统的安全可靠性。4、监控实时性好，自动化程度高。采用变频进行系统调控，控制效果好，数据采集及时准确，能根据数据监测情况自动优化设备运行状态，及时提出修改或调整运行参数的指令要求。5、可随机分布开关频率，从而降低了电机和传动噪音并提高功效。6、考虑到现场环境温度最低可以达到_30°C，所以控制柜体采用双层开门设计，柜内采用人为加热升温的方式来保证柜内温度处于设备正常工作范围((TC 40°C)，由于触摸屏安装在面板上需要进行局部加热，所以采用触摸屏加装保护罩进行红外线加热的方式 保证触摸屏环境温度为((TC 40°C )，保证控制系统可靠正常工作。
权利要求1.一种油田数字化闭环控制变频节能柜，包括柜体，其特征在于在柜体外表面安装有电力仪表、温度控制仪表、触摸屏、指示灯和转化开关；在柜体内从上而下分别装有总负荷空气开关，用于泵负荷远程断开和吸合交流接触器，用于节能和保护的变频器，用于给风扇、加热器、开关电源供电的分开关，用于可编程序的控制器PLC，用于压力、流量信号输入的隔离器，用于接线的接线端子排和用于平稳运行的电抗器，所述变频器和控制器PLC组成闭环控制变频节能装置，控制器PLC上的通信模块与外界网络联接。
2.根据权利要求I所述的油田数字化闭环控制变频节能柜，其特征在于所述柜体包括柜体顶盖、柜体底座、柜体前门、柜体后门、柜体前控制面板和柜体侧板。
3.根据权利要求I所述的油田数字化闭环控制变频节能柜，其特征在于所述柜体为长方体柜式结构，柜体前控制面板上控制单元为盘装式构造。
4.根据权利要求2所述的油田数字化闭环控制变频节能柜，其特征在于所述柜体前门为双层门结构。
5.根据权利要求I所述的油田数字化闭环控制变频节能柜，其特征在于所述触摸屏外安装有保护罩，保护罩上设置有红外线加热装置。
专利摘要本实用新型公开了一种油田数字化闭环控制变频节能柜，涉及电器节能控制监控设备技术领域，包括柜体，在柜体外表面安装有电力仪表、温度控制仪表、触摸屏、指示灯和转化开关；采用本实用新型，解决了目前油田外输泵、注水泵参数没有历史记录、就地数字显示、进、出口压力差不能回馈恒压控制，数据不能实时远程监测，外输泵和注水泵不能达到最佳平稳变频节能运行状态、没有短路、断路、过载、过压、欠压保护烧坏外输泵和注水泵浪费电能等实际问题。
文档编号H02B1/04GK202373853SQ20112051927
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者方晓军, 曲先伟, 牛永博, 章东哲, 苗文斌, 高宝元 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司