CN103573598A - 一种控制潜水泵的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制潜水泵的系统和方法，属于电器节能保护领域。所述方法包括：向水源井中发射和接收超声波信号，将接收到的探测水源井水深的超声波信号转化为电流变化信号；将所述电流变化信号转换为标准电流信号；根据所述标准电流信号与液位信息的对应关系，将所述标准电流信号转化为当前的水源井中的液位信息；根据所述液位信息控制潜水泵进行抽水作业。本发明通过在水源井中增加声纳发射接收装置，以及电流信号转换装置获取的水源井中的液位信息，控制潜水泵抽水作业的启动或停止工作，实现了当液位过低时停止潜水泵抽水作业的效果，既节约了能源又可以防止潜水泵被烧坏。

Description

一种控制潜水泵的系统和方法

技术领域

本发明涉及电器节能保护领域，特别涉及一种控制潜水泵的系统和方法。

背景技术

注水采油是利用注水设备把合乎质量要求的水注入油层，保持地层压力，是目前提高采油速度和采收率方面应用最广泛的技术。由于大部分油田处于地理位置较为偏远的地区，考虑到地层水的配伍性，因此用于注水采油的水一般采用在打水源井抽取地下水的方式。

现有技术中对于水源井中地下水的水位测量的方式是将不锈钢密封压力传感器投入到水源井的水底，通过测水中的压力，转换成水位高度。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于压力传感器测量水位的深度有限，测量更深时则会导致压力传感器的隔膜损坏无法使用；并且压力传感器的测量误差比较大，容易出现测算偏差，影响抽水的效率。

发明内容

为了对水源井中进行抽水作业的潜水泵的工作情况进行监控及保护其不因水源井中水被抽干而导致潜水泵被烧坏，本发明实施例提供了一种控制潜水泵的系统和方法。所述技术方案如下：

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在水源井中增加声纳发射接收装置，以及电流信号转换装置获取的水源井中的液位信息，控制潜水泵抽水作业的启动或停止工作，实现了当液位过低时停止潜水泵抽水作业的效果，既节约了能源又可以防止潜水泵被烧坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1中提供的控制潜水泵的系统的结构示意图；

图2是本发明实施例1中提供的控制潜水泵的系统中声纳发射接收装置的结构示意图；

图3是本发明实施例1中提供的控制潜水泵的系统中电流信号转换装置的流程示意图；

图4是本发明实施例2中提供的控制潜水泵的方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

参见图1，本发明实施例提供了一种控制潜水泵的系统，所述系统包括：声纳发射接收装置101，电流信号转换装置102以及潜水泵控制装置103。具体的，在水源井中现有的潜水泵抽水设备上增加声纳发射接收装置，以及电流信号转换装置对水源井中的液位信息进行检测，来达到根据当前的具体情况控制潜水泵的启动或停止工作。电流信号转换装置通过有线电缆把4-20毫安的标准电流上传至地面的电源接线子盒中，该电源接线子盒由地面的潜水泵控制装置进行数据转换，根据预先设置的标准电流信号与液位信息的对应关系得到当前水源井中的液位信息。当水源井中的水位开始下降时，声纳发射接收装置输出的电流变化信号逐渐减小，因此潜水泵控制装置监测到的水源井中的液位信息也在减小，当液位信息达到预设的低水位时，潜水泵控制装置控制潜水泵停止抽水工作。当水源井中的水位开始上升时，声纳发射接收装置输出的电流变化信号逐渐增大，因此潜水泵控制装置监测到的水源井中的液位信息也在提高，当液位信息达到预设的高水位时，潜水泵控制装置控制潜水泵开始进行抽水工作。

所述声纳发射接收装置101，用于向水源井中发射和接收超声波信号，将接收到的探测水源井水深的超声波信号转化为电流变化信号，并将所述电流变化信号传送至所述电流信号转换装置102，其中所述声纳发射接收装置是由声纳发射电路1011和声纳接收电路1012组成，如图2所示。

其中，声纳发射电路1011包括：

声波发射换能器B1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一三极管VT3、第二三极管VT4、第一二极管D1、第一电源组成；

所述声波发射换能器B1的一脚和所述第一电阻R1相连，所述声波发射换能器B1的另一脚和所述第一二极管D1相连，所述第一电阻R1一端和所述第一电源相连，所述第一电阻R1另一端和所述第一三极管VT3的发电极以及所述声波发射换能器B1相连，所述第二电阻R2一端和所述第一电源相连，所述第二电阻R2另一端和所述第一三极管VT3基极以及所述第二三极管VT4发电极相连，所述第一三极管VT3发电极和所述第一电阻R1相连，所述第一三极管VT3基极和所述第二电阻R2以及所述第二三极管VT4发电极相连，所述第二三极管VT4基极和所述声波发射换能器B1以及所述第一二极管D1正极相连，所述第二三极管VT4发电极和所述第一三极管VT3基极以及所述第二电阻R2相连，所述第二三极管VT4发射极和所述第一电源负极相连，所述第一二极管D1正极和所述第二三极管VT4基极以及所述声波发射换能器B1相连，所述第一二极管D1负极和所述第一电源负极相连。

所述声纳发射电路1011的工作过程为：在外界供24V电压后，经过第二电阻R2给供电第一三极管VT3基极供电流开始工作，继而第二三极管VT4也开始工作，加在第一三极管VT3集电极上的声波发射换能器B1也开始工作，向水源井中发出探测水深用的声波。

其中，所述声纳接收电路1012，包括：

声波接收换能器B2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一放大器TC901、第二放大器μA741、第二电源组成；

所述声波接收换能器B2一端和所述第五电阻R5以及所述第一放大器TC901正端相连，所述声波接收换能器B2另一端和所述第二电源相连，所述第三电阻R3和所述第二电源以及所述第四电阻R4以及所述第五电阻R5相连，所述第四电阻R4和所述第三电阻R3以及所述第五电阻R5以及所述第一电容C1以及所述第二电源相连，所述第五电阻R5和所述声波接收换能器B2以及所述第一放大器TC901正端以及所述第四电阻R4以及所述第一电容C1相连，所述第六电阻R6和所述第七电阻R7以及所述第一放大器TC901负端以及所述第二电容C2相连，所述第七电阻R7和所述第六电阻R6以及所述第一放大器TC901输出端以及所述第二二极管D2正端相连，所述第八电阻R8和所述第九电阻R9以及所述第四电容C4以及所述第二放大器μA741负端相连，所述第九电阻R9和所述第八电阻R8以及所述第五电容C5以及所述第二放大器μA741输出端相连，所述第一电容C1和所述第四电阻R4以及所述第五电阻R5以及所述第三电阻R3以及所述第二电源相连，所述第二电容C2和所述第六电阻R6以及所述第二电源相连，所述第三电容C3和所述第二二极管D2以及所述第二放大器μA741正端以及所述第二电源相连，所述第四电容C4和所述第八电阻R8以及所述第二电源相连，所述第五电容C5和所述第九电阻R9以及所述第二放大器μA741输出端以及所述第四二极管D4以及所述第三二极管D3相连，所述第六电容C6和所述第二电源相连，所述第二二极管D2和所述第一放大器TC901负端以及所述第七电阻R7以及所述第三电容C3以及所述第二放大器μA741正端相连，所述第三二极管D3和所述第五电容C5以及所述第四二极管D4相连，所述第四二极管D4和所述第五电容C5以及所述第三二极管D3以及所述第六电容C6相连，所述第四二极管D4还与所述电流信号转换装置相连，输出电流信号。

工作过程：外界供5V电源后，声波接收换能器B2接收到声波发射换能器B1声波信号后，经过第一放大器TC901以及第二放大器μA741将信号放大后，再经第四二极管D4输出电流变化信号，送入4～20mA电流信号转换装置102。

所述电流信号转换装置102，用于接收所述声纳发射接收装置传送的电流变化信号，并将所述电流变化信号转换为标准电流信号传送至所述潜水泵控制装置103。

其中，所述电流信号转换装置如图3所示，包括：

电流变送器XTR103，第一可调电阻R_RTD，第二可调电阻R_Z，第十电阻R10，第十一电阻R11，第十二电阻R12，第七电容C7，第八电容C8，第五二极管D5，第三三极管VT5，第三电源组成；

所述电流变送器XTR103的3、10脚和所述第三电源相连，所述电流变送器XTR103的12脚和所述第一可调电阻R_RTD相连，所述电流变送器XTR103的13脚和所述第二可调电阻R_Z以及第三电源相连，所述电流变送器XTR103的5、6脚和所述第十电阻R10相连实现差分电压，所述电流变送器XTR103的4脚正输入端和所述第一可调电阻R_RTD相连，所述电流变送器XTR103的3脚负输入端和所述第二可调电阻R_Z相连，所述电流变送器XTR103的8、9脚和所述第十一电阻R11相连，所述电流变送器XTR103的7脚和所述第十二电阻R12以及所述第七电容C7相连并输出所述预先设置的标准电流，所述电流变送器XTR103的15脚和所述第三三极管VT5基极相连，所述电流变送器XTR103的11脚和所述第三三极管VT5发射极相连，所述第八电容C8和所述电流变送器XTR103的7脚以及所述第五二极管D5的正极相连，所述第五二极管D5和所述第八电容C8以及所述第三电源相连。

所述电流信号转换装置102的工作过程为：接收声纳发射接收装置传来的电流变化信号，经电流变送器TR103芯片4脚输入，在电流变送器XTR103芯片工作后，从7脚输出4～20mA标准电流。

所述潜水泵控制装置103，用于接收所述标准电流信号，并根据预先设置的标准电流信号与液位信息的对应关系，将所述标准电流信号转化为当前的水源井中的液位信息，并根据所述液位信息控制潜水泵进行抽水作业。

潜水泵控制装置103的控制方式为：当所述液位信息达到预设的高水位时启动所述潜水泵进行抽水作业；当所述液位信息达到预设的低水位时停止所述潜水泵抽水作业。

具体的，当水源井中的水抽干时，输出的电流变化值小于预设电流值，潜水泵控制装置给信号断电停止潜水泵工作不再向外抽水，当水位上升时，电流信号转换装置输出的标准电流值在增加，潜水泵控制装置得知水源井中的水位在增高，超过预设的高水位时，潜水泵开始进行抽水作业。

本发明实施例通过在水源井中增加声纳发射接收装置，以及电流信号转换装置获取的水源井中的液位信息，控制潜水泵抽水作业的启动或停止工作，实现了当液位过低时停止潜水泵抽水作业的效果，既节约了能源又可以防止潜水泵被烧坏。

实施例2

参见图4，本发明实施例提供了一种控制潜水泵的方法，所述方法包括:

401：向水源井中发射和接收超声波信号，将接收到的探测水源井水深的超声波信号转化为电流变化信号。

402：将所述电流变化信号转换为标准电流信号。

其中，所述标准电流信号为4至20毫安的电流信号。

403：根据所述标准电流信号与液位信息的对应关系，将所述标准电流信号转化为当前的水源井中的液位信息。

404：根据所述液位信息控制潜水泵进行抽水作业。

其中，步骤404可以具体包括：

4041：当所述液位信息达到预设的高水位时启动所述潜水泵进行抽水作业；

4042：当所述液位信息达到预设的低水位时停止所述潜水泵抽水作业。

具体的，当水源井中的水位开始下降时，声纳发射接收装置输出的电流变化信号逐渐减小，因此潜水泵控制装置监测到的水源井中的液位信息也在减小，当液位信息达到预设的低水位时，潜水泵控制装置控制潜水泵停止抽水工作。当水源井中的水位开始上升时，声纳发射接收装置输出的电流变化信号逐渐增大，因此潜水泵控制装置监测到的水源井中的液位信息也在提高，当液位信息达到预设的高水位时，潜水泵控制装置控制潜水泵开始进行抽水工作。有效防止了在低水位时潜水泵干抽浪费电能的弊端，以及干抽容易造成烧坏潜水泵的情况发生。

本发明实施例通过在水源井中增加声纳发射接收装置，以及电流信号转换装置获取的水源井中的液位信息，控制潜水泵抽水作业的启动或停止工作，实现了当液位过低时停止潜水泵抽水作业的效果，既节约了能源又可以防止潜水泵被烧坏。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种控制潜水泵的系统，其特征在于，所述系统包括：声纳发射接收装置，电流信号转换装置以及潜水泵控制装置；

所述声纳发射接收装置，用于向水源井中发射和接收超声波信号，将接收到的探测水源井水深的超声波信号转化为电流变化信号，并将所述电流变化信号传送至所述电流信号转换装置，其中所述声纳发射接收装置是由声纳发射电路和声纳接收电路组成；

所述电流信号转换装置，用于接收所述声纳发射接收装置传送的电流变化信号，并将所述电流变化信号转换为标准电流信号传送至所述潜水泵控制装置；

所述潜水泵控制装置，用于接收所述标准电流信号，并根据预先设置的标准电流信号与液位信息的对应关系，将所述标准电流信号转化为当前的水源井中的液位信息，并根据所述液位信息控制潜水泵进行抽水作业。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述声纳发射电路，包括：

声波发射换能器、第一电阻、第二电阻、第一三极管、第二三极管、第一二极管、第一电源组成；

所述声波发射换能器的一脚和所述第一电阻相连，所述声波发射换能器的另一脚和所述第一二极管相连，所述第一电阻一端和所述第一电源相连，所述第一电阻另一端和所述第一三极管的发电极以及所述声波发射换能器B1相连，所述第二电阻一端和所述第一电源相连，所述第二电阻另一端和所述第一三极管基极以及所述第二三极管发电极相连，所述第一三极管发电极和所述第一电阻相连，所述第一三极管基极和所述第二电阻以及所述第二三极管发电极相连，所述第二三极管基极和所述声波发射换能器以及所述第一二极管正极相连，所述第二三极管发电极和所述第一三极管基极以及所述第二电阻相连，所述第二三极管发射极和所述第一电源负极相连，所述第一二极管正极和所述第二三极管基极以及所述声波发射换能器相连，所述第一二极管负极和所述第一电源负极相连。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述声纳接收电路，包括：

声波接收换能器、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一放大器、第二放大器、第二电源组成；

所述声波接收换能器一端和所述第五电阻以及所述第一放大器正端相连，所述声波接收换能器另一端和所述第二电源相连，所述第三电阻和所述第二电源以及所述第四电阻以及所述第五电阻相连，所述第四电阻和所述第三电阻以及所述第五电阻以及所述第一电容以及所述第二电源相连，所述第五电阻和所述声波接收换能器以及所述第一放大器正端以及所述第四电阻以及所述第一电容相连，所述第六电阻和所述第七电阻以及所述第一放大器负端以及所述第二电容相连，所述第七电阻和所述第六电阻以及所述第一放大器输出端以及所述第二二极管正端相连，所述第八电阻和所述第九电阻以及所述第四电容以及所述第二放大器负端相连，所述第九电阻和所述第八电阻以及所述第五电容以及所述第二放大器输出端相连，所述第一电容和所述第四电阻以及所述第五电阻以及所述第三电阻以及所述第二电源相连，所述第二电容和所述第六电阻以及所述第二电源相连，所述第三电容和所述第二二极管以及所述第二放大器正端以及所述第二电源相连，所述第四电容和所述第八电阻以及所述第二电源相连，所述第五电容和所述第九电阻以及所述第二放大器输出端以及所述第四二极管以及所述第三二极管相连，所述第六电容和所述第二电源相连，所述第二二极管和所述第一放大器负端以及所述第七电阻以及所述第三电容以及所述第二放大器正端相连，所述第三二极管和所述第五电容以及所述第四二极管相连，所述第四二极管和所述第五电容以及所述第三二极管以及所述第六电容相连，所述第四二极管还与所述电流信号转换装置相连，输出电流信号。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电流信号转换装置，包括：

电流变送器，第一可调电阻，第二可调电阻，第十电阻，第十一电阻，第十二电阻，第七电容，第八电容，第五二极管，第三三极管，第三电源组成；

所述电流变送器的3、10脚和所述第三电源相连，所述电流变送器的12脚和所述第一可调电阻相连，所述电流变送器的13脚和所述第二可调电阻以及第三电源相连，所述电流变送器的5、6脚和所述第十电阻相连实现差分电压，所述电流变送器的4脚正输入端和所述第一可调电阻相连，所述电流变送器的3脚负输入端和所述第二可调电阻相连，所述电流变送器的8、9脚和所述第十一电阻相连，所述电流变送器的7脚和所述第十二电阻以及所述第七电容相连并输出所述预先设置的标准电流，所述电流变送器的15脚和所述第三三极管基极相连，所述电流变送器的11脚和所述第三三极管发射极相连，所述第八电容和所述电流变送器的7脚以及所述第五二极管的正极相连，所述第五二极管和所述第八电容以及所述第三电源相连。

5.一种控制潜水泵的方法，其特征在于，所述方法包括：

向水源井中发射和接收超声波信号，将接收到的探测水源井水深的超声波信号转化为电流变化信号；

将所述电流变化信号转换为标准电流信号；

根据所述标准电流信号与液位信息的对应关系，将所述标准电流信号转化为当前的水源井中的液位信息；

根据所述液位信息控制潜水泵进行抽水作业。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述液位信息控制潜水泵进行抽水作业，具体包括：

当所述液位信息达到预设的高水位时启动所述潜水泵进行抽水作业；

当所述液位信息达到预设的低水位时停止所述潜水泵抽水作业。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述标准电流信号为4至20毫安的电流信号。

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