CN103132953B - Led模拟抽油杆行程装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LED模拟抽油杆行程装置，包括霍尔传感器(3)、安装在抽油机变速箱输出轴(4)上相对180度位置的磁铁N极和S极、单片机(1)、单片机电路和竖直排列的LED灯组(5)，其中，上述磁铁N极和S极，分别对应抽油杆上下行程止点，当该N极接近霍尔传感器时，上述LED灯组(5)逐个从下往上点亮，表示抽油杆上行；当该S极接近霍尔传感器时，上述LED灯组(5)逐个从上往下熄灭，表示抽油杆下行。该装置与钳形电流表表屏在同一视线内，避免了观测光杆行程点时丢失电流值和注视电流表液晶屏时光杆行程点看不准的现象，简化测量方法、减少测量电流比用时和人员、提高了测量电流比的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及一种油田抽油机设备上的LED模拟抽油杆行程装置。
背景技术
在采油井站每个班报表中，除了油压、套压、回压、电能表读数等数据外，还有一项内容需要填写，那就是电流比，电流比的内容是：抽油机下行程电流值比抽油机上行程电流值。在测量电流比时，正规方法需要2个人配合进行测量：一个人站在已打开门的抽油机配电柜前，右手持钳型数字电流表，右脚在前，将表卡在交流接触器下口的一根主线上，两眼注视钳形电流表液晶屏，另一个人站在抽油机的一侧，观察井口抽油光杆的行程状态，将行程点传达给测量点的持表测电流人，“开始上行程……始下行程……”，持表人听到上行和下行的口令后，便分别将上行程和下行程过程中的最大电流值记下，将三根主线分别测量一遍，完成电流比测量。
在采油井站，大多数情况下是一个人进行电流流比测量，当一个人进行电流比测量时，就不像两个人测量那样轻松了，电流测量点：距井口有十几米远，井口与电流测量点不在同一视线内，有些抽油机井设备，还阻挡测量视线，因此测量电流比的下行程电流值或上行程电流值时，眼球顾得了钳型电流表液晶屏，就顾不上井口上止点和下止点的观察，当抬头用眼球观察井口光杆行程点；再回到测量点时，钳型电流表液晶屏上的数值已经跳过，使测量电流值的数据丢失，造成电流比数据不准确。通过电流比数据的测量，可以使工程技术人员，了解每口抽油机井的运行状态是否平衡，若不平衡，可根据电流比的比值，和调平衡经验公式，对抽油机平衡块进行向内或向外调整，平衡块调整距离的依据是电流比的数值，若电流比的数值不准确，会给调平衡工作带来工作量上的增加和调平衡时间的延长，从而造成停井时间长，影响油井产量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种LED模拟抽油杆行程装置，简化测量电流比的方法，单人操作，提高测量电流比的准确度，缩短侧电流比的时间为下一步调平衡工作提供准确数据。
为解决上述技术问题，本发明LED模拟抽油杆行程装置，包括安装在抽油机变速箱上带锁存的霍尔传感器3、安装在抽油机变速箱输出轴4上相对180度位置的磁铁N极和S极、安装在启动柜内由程序控制的单片机1、单片机电路和竖直排列的LED灯组5，其特征在于：所述磁铁N极和S极，分别对应抽油杆上下行程止点，当所述N极对准霍尔传感器时，输出高电平信号“1”，所述LED灯组5逐个从上往下熄灭，表示抽油杆下行，LED灯组5全部熄灭时下行结束；；当所述S极接近霍尔传感器时，输出低电平信号“0”，所述LED灯组5逐个从下往上点亮，表示抽油杆上行，LED灯组5全部点亮时上行结束该LED灯组5的采样频率由抽油杆上行时间或下行时间中较长时间及LED灯数量确定；上述单片机电路包括单片机1、振荡器2、电解电容C3、变速箱输出轴4、LED灯组5、电源VCC、单片机输出端接口A、单片机输出端接口B、LED灯组输入端接口A和LED灯组输入端接口B；所述振荡器2的两个端口分别与单片机1连接；所述电解电容C3的正极与电源VCC连接；所述电解电容C3的负极与单片机1连接；所述霍尔传感器3的信号输出与端单片机1连接，所述霍尔传感器3的正负极分别与电源VCC连接；所述单片机1的输出端接口A与LED灯组5的输入端接口A连接，所述单片机1的输出端接口B与LED灯组5的输入端接口B连接；所述LED灯组5采用上拉电阻连接电源VCC。
上述LED灯组5为16支LED灯。
上述单片机1的程序控制步骤为：
A.单片机1接收霍尔传感器3发出的高电平信号或低电平信号；
B.检测并处理已接收的高电平信号或低电平信号；
C.根据电平信号处理结果，单片机1发出指令，控制LED灯组5工作。
上述LED灯组5采样频率用计算机对单片机程序进行修改，并通过单片机实验开发仪将程序固化到单片机1中。
本发明LED模拟抽油杆行程装置，在启动柜内能模拟抽油机光杆行程的状态，并与钳形电流表表屏在同一视线内，避免了观测光杆行程点时丢失电流值和注视电流表液晶屏时光杆行程点看不准的现象，简化测量方法、减少测量电流比用时和人员、提高了测量电流比的准确度。为下一步调平衡工作提供了准确数据。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明LED模拟抽油杆行程装置的电路原理图；
图2为本发明中的LED灯组电路图。
具体实施方式
如图1所示，本发明LED模拟抽油杆行程装置，包括安装在抽油机变速箱上带锁存的霍尔传感器3、安装在抽油机变速箱输出轴4上相对180度位置的磁铁N极和S极、安装在启动柜内由程序控制的单片机1、单片机电路和竖直排列的LED灯组5，其特征在于：所述磁铁N极和S极，分别对应抽油杆上下行程止点，当所述N极对准霍尔传感器时，输出高电平信号“1”，所述LED灯组5逐个从上往下熄灭，表示抽油杆下行，LED灯组5全部熄灭时下行结束；LED灯组5全部点亮时上行结束；当所述S极对准霍尔传感器时，输出低电平信号“0”，所述LED灯组5逐个从下往上点亮，表示抽油杆上行，该LED灯组5的采样频率由抽油杆上行时间或下行时间中较长时间及LED灯数量确定；如图1所示，上述单片机电路包括单片机1、振荡器2、电解电容C3、变速箱输出轴4、LED灯组5、电源VCC、单片机输出端接口A、单片机输出端接口B、LED灯组输入端接口A和LED灯组输入端接口B；所述振荡器2的两个端口分别与单片机1连接；所述电解电容C3的正极与电源VCC连接；所述电解电容C3的负极与单片机1连接；霍尔传感器3的信号输出端和单片机1连接，所述霍尔传感器3的正负极分别与电源VCC及电源负极连接；所述单片机1的输出端接口A与LED灯组5的输入端接口A连接，所述单片机1的输出端接口B与LED灯组5的输入端接口B连接；所述LED灯组5采用上拉电阻连接电源VCC。
如图2所示，上述LED灯组5为16支LED灯。
上述单片机1的程序控制步骤为：
A.单片机1接收霍尔传感器3发出的高电平信号或低电平信号，当所述N极接近霍尔传感器时，输出高电平信号“1”；当所述S极接近霍尔传感器时，输出低电平信号“0”；
B.检测并处理已接收的高电平信号或低电平信号；
C.根据电平信号处理结果，单片机1发出指令，控制LED灯组5工作。
上述LED灯组5采样频率用计算机对单片机程序进行修改，并通过单片机实验开发仪将程序固化到单片机1中。
在本发明装置中，各部件的型号如下：
本发明装置在B76—12井工作过程如下：
首先用秒表确定本井上行程时间，下行程时间。本井上行程为16秒时间，下行程为16秒时间，LED灯组采用16支LED灯，则采样频率确定为1秒钟亮一个灯，即：当上行程时，LED灯组从下向上每一秒种亮一支灯，16支灯全亮时表示抽油杆上行程结束；当下行程时，LED灯组从上往下每一秒钟熄灭一支灯，当熄灭到第16支灯后下行结束。
当磁极N与霍尔传感器对准时，该传感器输出高电平信号“1”给单片机P3.2端口，信号“1”是上行结束点，同时也是下行开始点。单片机接收到信号1后，通过内部程序控制，在单片机的输出端口P2端口和P0端口，输出低电平“0”，LED灯组5全部点亮。
接下来，在P2.0口输出高电平信号“1”对应口的LED灯熄灭，P2.1→P2.2→P2.3→P2.4→P2.5→P2.6→P2.7→P0.7→P0.6→P0.5→P0.4→P0.3→P0.2→P0.1→P0.0，输出高电平“1”，对应LED灯一个接一个往下熄灭，16支灯全部熄灭时，抽油杆下行结束。每熄灭一个LED灯延时一秒钟。
同时输出轴上的磁极S转动到与霍尔传感器对准，霍尔传感器输出低电平信号“0”给单片机P3.2端口，信号“0”是下行程结束点，同时也是上行开始点，P3.2端口接收到低电平信号“0”通过内部程序控制，在单片机的输出端口P0端口和P2端口，先从P0.0口输出低电平信号“0”,对应口的LED灯点亮。P0.1→P0.2→P0.3→P0.4→P0.5→P0.6→P0.7→P2.7→P2.6→P2.5→P2.4→P2.3→P2.2→P2.1→P2.0口输出低电平“0”对应口的LED灯点亮，16支LED灯全部点亮时抽油杆上行结束。抽油机不停地转，LED灯就循环往复不停的显示抽油杆的行程状态。控制程序的信号，由信号线引至控制柜内。霍尔传感器及单片机程序控制电路均由5伏直流电源供电。
单片机初始化，输入端口P3.2等待霍尔信号。当检测到高电平信号“1”时，P0口、P2口输出为低电平“0”，LED灯组全亮。接着P2.0口输出高电平“1”，LED灯组5上部对应LED灯熄灭，只要P3.2口为高电平“1”，LED灯就一个一个往下熄灭，当P3.2口检测到霍尔低电平信号“0”时，P0.0口输出低电平“0”，LED灯组下部对应LED灯点亮，只要P3.2口为次电平信号“0”，LED灯就一个一个往上点亮LED灯，每点亮一个LED灯或每熄灭一个LED灯，都延时一秒钟LED灯组全部点亮时完成一个工作循环过程，接着又进行下一个工作循环。
每一口抽油机井工作制度均不相同，抽油机运行的平衡度也不同，因此采样频率也不相同，采样频率可通过计算机对单片机程序进行修改。抽油机设备运行时不可能达到100％平衡状态，通常规定设备运行的平衡度达到(80-110)％范围内就认为合格。设备在不平衡状态运行时，抽油杆的上行速度和下行速度是不相等的，也就是上行程和下行程时间不相等。在这种状态运行时，LED灯组是这样显示的：比如抽油杆下行到下止点，LED灯熄灭到还剩5个灯亮时下行结束，此时磁极S跟霍尔传感器对准，输出信号“0”单片机P3.2口检测到到信号“0”通过内部程序控制，在单片机的P0.0口输出低电平信号“0”，在这一瞬间，未熄灭的5个LED灯熄灭，紧接着P0.0口控制的LED灯点亮。只要P3.2为低电平“0”，灯组5的LED灯就接着一个一个向上点亮。当抽油杆上行到上止点，LED灯还差3个未点亮时，磁极S跟霍尔传感器对准输出高电平信号“1”时，单片机的P3.2口检测到信号“1”后，通过内部程序控制，3个未点亮LED灯瞬间点亮，接着P2.0口输出高电平“1”对应的LED灯熄灭，接着一个一个往下熄灭，重复上述循环。
Claims (4)
1.LED模拟抽油杆行程装置，包括安装在抽油机变速箱上带锁存的霍尔传感器(3)、安装在抽油机变速箱输出轴(4)上相对180度位置的磁铁N极和S极、安装在启动柜内由程序控制的单片机(1)、单片机电路和竖直排列的LED灯组(5)，其特征在于：所述磁铁N极和S极，分别对应抽油杆上下行程止点，当所述N极接近霍尔传感器时，输出高电平信号“1”，所述LED灯组(5)逐个从上往下熄灭，表示抽油杆下行，LED灯组(5)全部熄灭时下行结束；当所述S极接近霍尔传感器时，输出低电平信号“0”，所述LED灯组(5)逐个从下往上点亮，表示抽油杆上行，LED灯组(5)全部点亮时上行结束；该LED灯组(5)的采样频率由抽油杆上行时间或下行时间中较长时间及LED灯数量确定；所述单片机电路包括单片机(1)、振荡器(2)、电解电容C3、变速箱输出轴(4)、LED灯组(5)、电源VCC、单片机输出端接口A、单片机输出端接口B、LED灯组输入端接口A和LED灯组输入端接口B；所述振荡器(2)的两个端口分别与单片机(1)连接；所述电解电容C3的正极与电源VCC连接；所述电解电容C3的负极与单片机(1)连接；所述霍尔传感器(3)的信号输出端与单片机(1)连接；所述单片机(1)的输出端接口A与LED灯组(5)的输入端接口A连接，所述单片机(1)的输出端接口B与LED灯组(5)的输入端接口B连接；所述LED灯组(5)采用上拉电阻连接电源VCC。
2.根据权利要求1所述的LED模拟抽油杆行程装置，其特征在于：所述LED灯组(5)为16支LED灯。
3.根据权利要求1所述的LED模拟抽油杆行程装置，其特征在于所述单片机(1)的程序控制步骤为：
A.单片机(1)接收霍尔传感器(3)发出的高电平信号或低电平信号；
B.检测并处理已接收的高电平信号或低电平信号；
C.根据电平信号处理结果，单片机(1)发出指令，控制LED灯组(5)工作。
4.根据权利要求3所述的LED模拟抽油杆行程装置，其特征在于：所述LED灯组(5)采样频率用计算机对单片机(1)程序进行修改，并通过单片机实验开发仪将程序固化到单片机(1)中。
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