CN103105828A - 一种抽油机皮带张力测量集群管理系统 - Google Patents

一种抽油机皮带张力测量集群管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提共一种：在初次安装调节好抽油机皮带张力后抽油机开始工作时，抽油机皮带张力测量装置可自动测量抽油机皮带张力的相关工作参数，并将初次测量好的测量抽油机皮带张力的相关工作参数作为标准来衡量今后抽油机皮带张力的相关工作参数。它可在现场直观地看到抽油机皮带松紧模拟量，它可将多台抽油机皮带工作参通过无线传输的方式，将数据远程传到无线传输集中管理装置，并由无线传输集中管理装置将抽油机皮带张力过小的抽油机选出进行报警提示，从而使抽油机皮带张力得到及时调节，延长了皮带使用寿命。

Description

一种抽油机皮带张力测量集群管理系统
技术领域：
本发明涉及皮带张力测量领域，特别涉及抽油机皮带张力集群测量管理系统领域。
背景技术：
在油田开采石油过程中使用抽油机大多在露天工作，天气的变化直接影响抽油机皮带张力和抽油机皮带在两个皮带轮之间的磨擦力。当抽油机皮带张力过小时，抽油机皮带会与电动机主动轮之间存在过大的滑动磨擦。当抽油要皮带张力进一步过小并且碰到雨天时，在抽油机皮带与电动机主动轮之间存在在雨水，在抽油机上行负荷最大时，电动机主动轮会在抽油机皮带上原地打滑而使得抽油机皮带在很短时间内损毁。如何知道分布在野外的抽油机皮带在主动轮与被动轮之间的滑动磨擦情况，并使得抽油机皮带松紧得到及时调节是确保抽油机皮带使用寿命的关键。
发明内容：
本发明的目的在于提共一种：在初次安装调节好抽油机皮带张力后抽油机开始工作时，抽油机皮带张力测量装置可自动测量抽油机皮带张力的相关工作参数，并将初次测量好的测量抽油机皮带张力的相关工作参数作为标准来衡量今后抽油机皮带张力的相关工作参数。它可在现场通过现场指示灯灯排直观地看到抽油机皮带松紧模拟量，它可将多台抽油机皮带工作参通过无线传输的方式，将数据远程传到无线传输集中管理装置，并由无线传输集中管理装置将抽油机皮带张力过小的抽油机选出进行报警提示。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
根据抽油机皮带轮的直径远远大于电动机的皮带轮直径，抽油机皮带轮与皮带接触面积远远大于电动机皮带轮与皮带的接触面积，电动皮带轮与皮带之间滑动移位的距离远远严重于抽油机皮带轮与皮带移位的距离的现象。通过测量电动皮带轮与皮带相对滑动的位移量来相对确定抽油机皮带张力的大小。
抽油机冲次或抽油机皮带轮与电动机转速的关系为：
1、应用抽油机皮带轮上的皮带松、紧不一时，抽油机皮带轮每转一圈所产生的电脉冲信号的时间周期内或抽油机每一冲次所产生的电脉冲信号的时间周期内电动机主动轮转动的圈数的变化量是由大到小的变化关系。
2、对于抽油机应用永磁电动机作为抽油机源动力和采用电源变频装置对抽油机永磁电动机供电的装置则有：应用抽油机皮带轮上的皮带松、紧不一时，抽油机皮带轮每转一圈所产生的电脉冲信号的时间周期内供给电动机电源的电源频率累加值是由大到小的变化关系。
抽油机皮带张力测量集群管理系统由数量大于一台以上抽油机现场无线传输装置控制柜5和无线传输集中管理装置共同组成。
抽油机现场无线传输装置控制柜是将初次安装调节好抽油机皮带张力后抽油机开始工作时，把安装在抽油机游梁上的冲次摇摆传感器输出的电信号脉冲时间周期、安装在抽油机悬绳器上载荷传感器的上下载荷电位差值突变信号时间周期、或选取抽油机电动机最大和最小电流信号出现的时间周期之一读取，作为时间周期T。在时间周期T内，再读取安装在同步或异步电动机皮带轮电感式霍尔元件电信号脉冲数量，将同步或异步电动机转数电信号脉冲数量进行存储，并作为一个参考数值，来求出今后抽油机工作时，在时间周期T内同步电动机转数电信号脉冲数量或异步电动机的转速电信号脉冲数量与参考值的差值A，再将差值A进行现场处理和输传至无线传输集中管理装置。
抽油机现场无线传输装置控制柜可自动将每一次记录的参考值在编码时加上功能识别码后传输给无线传输集中管理装置，以便无线传输集中管理装置安装的软件自动识别。
在抽油机皮带轮上、电动机皮带轮上或其它同速部分安装感应式、电感式多种霍尔元件得到抽油机皮带轮转速电信号脉冲及电动机转速电信号脉冲。
对于抽油机使用同步电动机则或采用变频电路来控制电动机转速的，则可选取电动机电源频率代替代电动机转速电信号脉冲。同样在初次安装调节好抽油机皮带张力后抽油机开始工作时，在抽油机皮带轮转动一圈的时间周期T2内读取同步电动机转速的电信号脉冲数量或异步电动机的转速的电信号脉冲数量，将同步电动机转数电信号脉冲数量或异步电动机的转速电信号脉冲数量进行存储，并作为一个参考数值，来求出今后抽油机工作时，在时间周期T2内，同步电动机转数电信号脉冲数量或异步电动机的转速电信号脉冲数量与参考值的差值A，再将差值A进行现场处理和输传至无线传输集中管理装置。
对于求出今后抽油机工作时同步电动机转数电信号脉冲数量或异步电动机的转速电信号脉冲数量与参考值的差值A通过数学模型进行演算，得到皮带在电动机皮带轮与抽油机皮带轮之间的滑动位移量，将皮带在电动机皮带轮与抽油机皮带轮之间的滑动位移量通过现场指示灯灯排体现出皮带松紧的程度。
当今后抽油机工作时同步电动机转数电信号脉冲数量或异步电动机的转速电信号脉冲数量与参考值的差值A达到规定的值时，抽油机现场无线传输装置控制柜内的单片机判断抽油机皮带严重打滑，单片机给抽油机电动机断电，以保护抽油机皮带。
每台抽油机现场无线传输装置控制柜在发送数据的前面加上1-6个字节的设备编号的标志，以便无线传输集中管理装置的PC机安装的一套软件进行设备编号识别处理。
抽油机现场无线传输装置控制柜由有以C51单片机为核心的、含有无线收发模块PTR2000的、可与抽油机冲次电信号脉冲、抽油机皮带轮上霍尔脉冲信号、电动机皮带轮上霍尔脉冲信号、抽油机电动机供电线路中串有互感线圈输出信号相驳接的多功能接口测量控制电路板及皮带松紧程度场指示灯灯排组成。
无线传输集中管理装置由：无线收发模块PTR2000来完成接收数据任务，将接收到的数据由芯片MAX232处理后，经串口电路到达PC机，再由PC机安装的一套可智能分析抽油机皮带松紧程度的软件进行分析，可将皮带张力不够的抽油机从中选出进行报警提示，从而在远程可判断抽油机皮带松紧程度。本发明有益效果是：1、可在现场不停抽油机的情况下，通过抽油机现场无线传输装置控制柜皮带松紧程度场指示灯灯排可看出抽油机皮带松紧程度。2、可在室内通过电脑显示出抽油机皮带松紧程度，可实现远程抽油机皮带实时监控。3、可以使用多点对点的集散管理模式，由多台抽油机的现场无线发射装置将抽油机皮带在电动机皮带轮与抽油机皮带轮之间的滑动位移量传输给无线传输集中管理装置。4、可及时提醒操作者调节抽油机皮张力减小皮带滑动磨擦，延长抽油机皮带使用寿命。5、可提高电动机功率利用率，节约电能。
附图说明：
图1为抽油机现场无线传输装置控制柜5和外部信号连接分解图
图2为抽油机现场无线传输装置控制柜5单片机测量系统原理和无线传输集中管理装置示意图
图3为抽油机现场无线传输装置控制柜5内部单片机软件工作流程图
见图1，载荷传感器1，抽油机冲次摇摆传感器2，抽油机皮带轮电感式霍尔元件3，电动机皮带轮电感式霍尔元件4，抽油机现场无线传输装置控制柜5，现场指示灯灯排6。
具体实施方式：
为了进一步描述本发明，下面结合附图用具体的实施案例来说明。
抽油机现场无线传输装置控制柜5硬件组成：
抽油机安装有测量抽油机冲次脉冲时间周期的摇摆传感器2、在抽油机悬绳器上安装有载荷传感器1来测量上下载荷电位差值突变信号的时间周期、或在抽油机电动机供电线路中串有互感线圈来测电动机最大或最小电流信号出现的时间周期。
在抽油机在抽油机皮带轮上安装电感式霍尔元件3、电动机皮带轮安装电感式霍尔元件4得到抽油机皮带轮转速电信号脉冲及电动机转速电信号脉冲，
现场无线传输装置控制柜5上面安有皮带松紧程度现场指示灯灯排6、现场无线传输装置控制柜5内有以C51单片机为核心的、含有无线收发模块PTR2000的、可与抽油机冲次电信号脉冲、抽油机皮带轮上霍尔脉冲信号、电动机皮带轮上霍尔脉冲信号、抽油机电动机供电线路中串接互感线圈输出的信号相驳接的多功能接口测量控制电路板。
在室内安装有作为接收信号模块的PTR2000芯片、RS232和TTL电平转换的中间转换电路作为PC机的串口接口电路。PC机安有一套可识别各个抽油机编码的、可显示皮带张力变化的具有皮带张力过小报警功能的软件。
对于刚换上新的抽油机皮带、在其皮带张力调节完成启动抽油机后，按下现场无线传输装置控制柜5上面单片机的自动学习启动按键。单片机自动测量抽油机目前运行状态下抽油机上要测量的各种工作参数，并将这个参数作为一个衡量今后抽油机工作时要测量的各种工作参数的一个标准值，从而得到一个标准参数与今后抽油机工作时的参数的差值A。
对于求出今后抽油机工作时同步电动机转数电信号脉冲数量或异步电动机的转速电信号脉冲数量与参考值的差值A。通过数学模型进行演算，得到皮带在电动机皮带轮与抽油机皮带轮之间的滑动位移量，将皮带在电动机皮带轮与抽油机皮带轮之间的滑动位移量通过现场指示灯灯排6体现出皮带松紧的程度。
当今后抽油机工作时同步电动机转数电信号脉冲数量或异步电动机的转速电信号脉冲数量与参考值的差值A达到规定的值时，抽油机现场无线传输装置控制柜内的单片机判断抽油机皮带严重打滑，单片机给抽油机电动机断电，以保护抽油机皮带。
现场无线传输装置控制柜5可由皮带松紧程度现场指示灯灯排6指示出目前抽油机皮带松紧程度、内部无线收发模块PTR2000将今后抽油机工作时同步电动机转数电信号脉冲数量或异步电动机的转速电信号脉冲数量与参考值的差值A发送到无线传输集中管理装置进行相关处理。
当然，以上所述之实施例只是本发明的较佳实施方式而已，并非来限制本发明实施范围。故凡依本发明申请专利范围所述的原理、特征所做的等效变化或修饰，均包括于本发明申请专利范围。

Claims (10)

1.一种抽油机皮带张力测量集群管理系统其特征在于包括：它由抽油机现场无线传输装置控制柜(5)和无线传输集中管理装置组成。
2.根据权利要求1一种抽油机皮带张力测量集群管理系统其特征在于：抽油机现场无线传输装置控制柜(5)是将初次安装调节好抽油机皮带张力后抽油机开始工作时，把安装在抽油机游梁上的冲次摇摆传感器(2)输出的电信号脉冲时间周期、安装在抽油机悬绳器上载荷传感器(1)的上下载荷电位差值突变信号时间周期、或选取抽油机电动机最大和最小电流信号出现的时间周期之一读取，作为时间周期T。
3.根据权利要求1一种抽油机皮带张力测量集群管理系统其特征在于：在时间周期T内，再读取安装在同步或异步电动机皮带轮电感式霍尔元件(4)电信号脉冲数量，将同步或异步电动机转数电信号脉冲数量进行存储，并作为一个参考数值，来求出今后抽油机工作时，在时间周期T内同步电动机转数电信号脉冲数量或异步电动机的转速脉冲数量与参考值的差值A，再将差值A进行现场处理和输传至无线传输集中管理装置。
4.根据权利要求3一种抽油机皮带张力测量集群管理系统其特征在于：对于抽油机使用同步电动机则或采用变频电路来控制电动机转速的，则可选取电动机电源频率代替代电动机转速电信号脉冲。
5.根据权利要求1一种抽油机皮带张力测量集群管理系统其特征在于：当今后抽油机工作时同步电动机转数电信号脉冲数量或异步电动机的转速脉冲数量变化差值达到规定的值时，抽油机现场无线传输装置控制柜内的单片机判断抽油机皮带严重打滑，单片机给抽油机电动机断电，以保护抽油机皮带。
6.根据权利要求1一种抽油机皮带张力测量集群管理系统其特征在于：每台抽油机现场无线传输装置控制柜(5)在发送数据的前面加上1-6个字节的设备编号的标志，以便无线传输集中管理装置的PC机安装的一套软件进行设备编号识别处理，抽油机现场无线传输装置控制柜(5)可自动将每一次记录的参考值在编码时加上功能识别码后传输给无线传输集中管理装置，以便无线传输集中管理装置安装的软件自动识别。
7.根据权利要求1一种抽油机皮带张力测量集群管理系统其特征在于：无线传输集中管理装置由PC机安装的一套可智能分析抽油机皮带松紧程度的软件进行分析，可将皮带张力不够的抽油机从中选出进行报警提示，从而在远程可判断抽油机皮带松紧程度。
8.根据权利要求1一种抽油机皮带张力测量集群管理系统其特征在于：抽油机现场无线传输装置控制柜(5)可与抽油机冲次电信号脉冲、抽油机皮带轮上霍尔脉冲信号、电动机皮带轮上霍尔脉冲信号、抽油机电动机供电线路中串有互感线圈输出信号相驳接的多功能接口。
9.根据权利要求1一种抽油机皮带张力测量集群管理系统其特征在于：抽油机皮带张力测量集群管理系统由数量大于一台以上抽油机现场无线传输装置控制柜(5)和无线传输集中管理装置共同组成。
10.根据权利要求1一种抽油机皮带张力测量集群管理系统其特征在于：抽油机现场无线传输装置控制柜可将皮带在电动机皮带轮与抽油机皮带轮之间的滑动位移量通过现场指示灯灯排(6)体现出皮带松紧的程度。
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