CN105823512A - 一种螺杆泵工况的检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺杆泵工况的检测装置。本发明涉及一种油气田螺杆泵井动态检测光杆扭矩、载荷和转速的测试装置，包括螺杆泵扭矩载荷转速传感器组件和数据接收处理组件，螺杆泵扭矩载荷转速传感器组件包括扭矩载荷转速传感器和磁铁组件，扭矩载荷转速传感器包括应变弹性体、霍尔传感器、载荷处理电路、扭矩处理电路、转速处理电路、单片机、第一无线通信模块，数据接收处理组件包括第二无线通信模块、数据接收处理器，扭矩载荷转速传感器套装在螺杆泵光杆扭矩和载荷承受部位，磁铁组件安装于螺杆泵光杆保护罩上，数据接收处理组件安装在螺杆泵外部，数据接收处理器完成对扭矩载荷转速传感器和磁铁组件所测的参数进行控制、读取和分析以及实时动态检测。

Description

一种螺杆泵工况的检测装置

技术领域

本发明涉及一种螺杆泵工况的检测装置，尤其涉及了油气田螺杆泵井动态检测光杆扭矩、载荷和转速的测试装置。

背景技术

近年来，随着科学技术的不断进步，煤层气和油田相继出现了抽油机、螺杆泵等形式采油和采气，螺杆泵有占地面积小、泵效高和节能的优点，相对于抽油机来说，螺杆泵采油和采气投资更小，产量更高等特点。选用螺杆泵采油和采气，随着螺杆泵井大面积使用，检测螺杆泵的工况尤为重要。

目前监测螺杆泵工况的参数的装置，扭矩传感器、载荷传感器和转速传感器分别测试，所需空间大，功耗偏高，数据检测完成后需要回放数据在进行分析，不能实时动态的检测螺杆泵的工况，安装和使用不方便，人为干预比较多，成本高、不稳定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种螺杆泵工况的检测装置，以达到体积小，功耗低，可实时动态检测螺杆泵工况的效果。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

提供一种螺杆泵工况的检测装置，包括螺杆泵扭矩载荷转速传感器组件，其特征在于：还包括数据接收处理组件，所述螺杆泵扭矩载荷转速传感器组件包括扭矩载荷转速传感器和磁铁组件，所述扭矩载荷转速传感器包括应变弹性体、霍尔传感器、载荷处理电路、扭矩处理电路、转速处理电路、单片机、第一无线通信模块，所述数据接收处理组件包括第二无线通信模块、数据接收处理器；

所述应变弹性体与载荷处理电路、扭矩处理电路分别连接，霍尔传感器与转速处理电路连接，载荷处理电路、扭矩处理电路、转速处理电路分别与单片机连接，单片机与第一无线通讯模块连接；所述第二无线通信模块与数据接收处理器连接；所述磁体组件与霍尔传感器通过磁场连接，第一无线通讯模块与第二无线通信模块通过无线信号连接通信。

所述扭矩载荷转速传感器套装在螺杆泵光杆扭矩和载荷承受部位，磁铁组件安装于螺杆泵光杆保护罩上，数据接收处理组件安装在螺杆泵外部。

所述磁铁组件包括磁铁、磁铁筒、磁铁端盖、垫片、紧锁螺母、调整杆，所述磁铁安装于磁铁筒中，并通过磁铁端盖固定，调整杆一端位于磁铁端盖内，另一端穿过垫片被紧锁螺母固定。

所述载荷处理电路、扭矩处理电路、转速处理电路中均采用MSP430处理器和LTC3440电源控制芯片。

本发明的有益效果是：

1、载荷处理电路和扭矩处理电路通过共用一个应变弹性体使得装置体积变小，易于安装；

2、其中硬件采用低功耗MSP430处理器和电源控制芯片LTC3440，处理器代码功耗设计，设有休眠模式和唤醒模式，在仪器休眠没模式下控制电源芯片切断所有用电器件的电源达到低功耗。

3、磁铁组件可以通过调整其中的调整杆来调节磁铁和霍尔传感器之间的空间距离，满足不同条件使用的要求，适应性更强。

4、数据接收处理器完成对扭矩载荷转速传感器和磁铁组件所测的参数进行控制、读取和分析以及实时动态检测。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2a为本发明中扭矩载荷转速传感器的内部结构示意图；

图2b为本发明中扭矩载荷转速传感器的外部结构示意图；

图3为本发明中数据接收处理器组件的结构示意图；

图4为本发明中磁铁组件的结构示意图；

图5为本发明测量原理框图；

其中，1-扭矩载荷转速传感器，11-传感器壳体，12-弹性应变体、13-右侧盖，14-低温锂电池，15-密封圈，16-电路板，17-左侧盖，18-弯头棒状天线，19-天线保护罩，110-A-霍尔传感器，110-B-指示灯，111太阳能板。2-数据接收处理器，21-吸盘天线接口，22-上盖板，23-外壳，24-下盖板，25-夹线柱。3-磁铁组件，31-磁铁，32-磁铁筒，33-磁铁端盖，34-垫片，35-紧锁螺母，36-调整杆，4-保护罩，5-光杆。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施例对本发明加以详细说明。

如图1所述，扭矩载荷转速传感器1安装于螺杆泵光杆5扭矩和载荷承受部位，磁铁组件3安装于保护罩4上，与扭矩载荷转速传感器天线保护罩相距3-4cm,形成了测试光杆扭矩、载荷和转速参数的传感器，数据接收处理器安装在螺杆泵以外50米左右，完成对参数的无线控制和读取。

如图2所述，扭矩载荷转速传感器1中，传感器壳体11上面和下面有安装孔，弹性应变体12安装于其中，安装孔处用了密封圈，形成测试扭矩和载荷的基体。传感器壳体11右边有右侧盖13，右侧盖13上通过固定支架安装了低温锂电池14，并配套密封圈15安装于传感器壳体11右边。传感器壳体11左边有左侧盖17，电路板16用螺钉固定在左侧盖17的里面，天线保护罩19固定于左侧盖17的外面，弯头棒状天线18固定在无线通讯模块上，无线通讯模块固定在电路板16上，弯头棒状天线18安装于天线保护罩19的容置槽内，霍尔传感器110-A和指示灯110-B固定于左侧盖上，并安装于天线保护罩19的容置孔内，左侧盖17组件形成了测试的控制采集核心和转速的测量基体。左侧盖17配套密封圈安装于传感器壳体11的左边。传感器壳体11的前侧和后侧安装了太阳能板111。

如图3所述，数据接收处理器2中，外壳23上有上盖板22和下盖板24，上盖板上有吸盘天线接口21，用于安装吸盘天线，下盖板上有夹线柱25，用于固定485通讯接口和电源接口。

如图4所述，磁铁组件3中，磁铁31安装于磁铁筒32中，并通过磁铁端盖33固定。磁铁端盖33上有调整杆36，调整杆36上有垫片34和紧锁螺母35，用于磁铁组件的安装、调整和固定。磁铁组件是转速测量中的重要组件。

如图5所示，结合图1-4对螺杆泵工况检测装置的工作过程和方法进行描述。

扭矩载荷转速传感器的弹性应变体主要检测螺杆泵光杆的扭矩和载荷变化，扭矩变化通过扭矩处理电路的滤波和放大处理转化成理想的扭矩变化信号，由单片机采集处理；载荷的变化通过载荷处理电路的滤波和放大处理转化成理想的载荷变化信号，由单片机AD采集、经过处理分析载荷的变化；转速传感器经过处理电路由单片机外部中断口采集信号并由单片机计算转速大小，最后数据、解析命令通过无线通信模块与数据接收处理器通信。

磁铁组件配套扭矩载荷转速传感器的霍尔传感器测试转速。其中扭矩载荷转速传感器和螺杆泵光杆一起转动，每转一圈，霍尔传感器会经过磁铁组件一次，产生一个感应波形，感应波形有处理电路换算为转速。

数据接收处理器完成对扭矩载荷转速传感器和磁铁组件所测的参数进行控制、读取和分析以及实时动态检测。

螺杆泵工况检测装置包括螺杆泵扭矩载荷转速传感器组件和数据接收处理组件，螺杆泵扭矩载荷转速传感器组件包括扭矩载荷转速传感器和磁铁组件。扭矩载荷转速传感器配套磁铁组件主要用来测量螺杆泵光杆的扭矩、载荷和转速，传感器部分采用低温锂电池和太阳能板供电，数据传输采用无线传输。数据接收处理器主要完成扭矩载荷转速传感器数据的存储和转发。数据接收处理器与扭矩载荷转速传感器部分采用无线传输，与其它仪器对接采用485通讯方式。螺杆泵工况检测装置实现了扭矩、载荷和转速三参数的实时测试。

Claims (3)

1.一种螺杆泵工况的检测装置，包括螺杆泵扭矩载荷转速传感器组件，其特征在于：还包括数据接收处理组件，所述螺杆泵扭矩载荷转速传感器组件包括扭矩载荷转速传感器和磁铁组件，所述扭矩载荷转速传感器包括应变弹性体、霍尔传感器、载荷处理电路、扭矩处理电路、转速处理电路、单片机、第一无线通信模块，所述数据接收处理组件包括第二无线通信模块、数据接收处理器；

所述应变弹性体与载荷处理电路、扭矩处理电路分别连接，霍尔传感器与转速处理电路连接，载荷处理电路、扭矩处理电路、转速处理电路分别与单片机连接，单片机与第一无线通讯模块连接；所述第二无线通信模块与数据接收处理器连接；所述磁体组件与霍尔传感器通过磁场连接，第一无线通讯模块与第二无线通信模块通过无线信号连接通信；

所述扭矩载荷转速传感器套装在螺杆泵光杆扭矩和载荷承受部位，磁铁组件安装于螺杆泵光杆保护罩上，数据接收处理组件安装在螺杆泵外部。

2.根据权利要求1所述的一种螺杆泵工况的检测装置，其特征在于：所述磁铁组件包括磁铁、磁铁筒、磁铁端盖、垫片、紧锁螺母、调整杆，所述磁铁安装于磁铁筒中，并通过磁铁端盖固定，调整杆一端位于磁铁端盖内，另一端穿过垫片被紧锁螺母固定。

3.根据权利要求1所述的一种螺杆泵工况的检测装置，其特征在于：所述载荷处理电路、扭矩处理电路、转速处理电路中均采用MSP430处理器和LTC3440电源控制芯片。