CN113294127A - 一种抽油机专用智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种抽油机专用智能控制系统，涉及油田抽油机的技术领域，其包括：启动控制模块，用于控制抽油机启动，形成启动信号并发出；实时检测模块，用于接收启动信号，实时检测抽油机的运行情况，形成检测数据并发出；远程传输模块，用于获取监测数据并实时传输至远端。本申请基于物联网思维，根据油田抽油机工艺要求，融合了数据采集、故障诊断、远程监控等功能，实现抽油机的智能控制方案，通过监测数据分析及时发现设备运行中的异常状况，并给出报警和综合评价，保障设备的安全运行。

Description

一种抽油机专用智能控制系统

技术领域

本申请涉及油田抽油机的技术领域，尤其是涉及一种抽油机专用智能控制系统。

背景技术

抽油机是开采石油的一种机器设备，俗称“磕头机”，抽油机是有杆抽油系统中最主要举升设备。高效永磁变频同步电动机设计的抽油机专用智能化装置，主要为抽油机提供动力。

相关技术可参考申请公布号为CN103758488A的中国发明专利，其公开了一种软游梁抽油机，其包括底座、动力机、曲柄、天轮支架、传动机构、抽油绳、动力天轮组、抽油天轮组和悬绳器；在底座的右部固定安装有动力机，在动力机的动力输出轴上固定安装有曲柄；在底座的左部固定安装有天轮支架。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有抽油机在运行中有时会出现异常状况却无法及时发现，进而影响抽油机的安全运行缺陷。

发明内容

为了及时发现设备运行中的异常状况，保障设备的安全运行，本申请提供一种抽油机专用智能控制系统。

本申请提供的一种抽油机专用智能控制系统采用如下的技术方案：

一种抽油机专用智能控制系统，包括：

启动控制模块，用于控制抽油机启动，形成启动信号并发出；

实时检测模块，用于接收启动信号，实时检测抽油机的运行情况，形成检测数据并发出；

远程传输模块，用于获取监测数据并实时传输至远端。

通过采用上述技术方案，基于物联网思维，启动抽油机设备运行并进行实时检测，以形成检测数据，并通过无线网络实现抽油机检测数据的实时远程传输，客户可使用PC或手机APP随时随地对服务器联网的各台设备进行状态监测，改变以往人工巡井的工作模式，大大减轻工人的工作负担，从而保障设备的安全运行。

可选的，所述启动控制模块包括手动单元和自启单元。

通过采用上述技术方案，启机设置有手动和自启两项功能，实现抽油机设备启动模式的灵活转换。

可选的，所述实时检测模块包括：

电参数监测单元，用于对电机的电参数信息实现在线监测，所述电参数信息包括电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、有功电量、无功电量、功率因数、频率等监测数据；

计算显示单元，用于计算电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率为加权平均值，计算有功电量、无功电量为累计值，并显示所有监测数据；

数据存储单元，用于获取所有监测数据并存储。

通过采用上述技术方案，能够监测并显示电机的电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、总有功电能、总无功电能累计计量，且数据可按预定周期记录、查询。

可选的，所述实时检测模块包括：

平衡比测量单元，用于判断抽油机井平衡比。

通过采用上述技术方案，实现电流法判断抽油机井平衡比，调整抽油机平衡，达到节能的目的，防止抽油机上下交变负荷过大，延长抽油机和电机的使用寿命。

可选的，所述实时检测模块包括：

冲次显示单元，用于预设值参数值，实现抽油机冲次显示；

示功图绘制单元，用于获取电参数，绘制电参数示功图。

通过采用上述技术方案，显示抽油杆每分钟上下往复运动的次数，以调节冲次，减少对产量以及效率的影响。

可选的，所述实时检测模块包括：

产液量计算单元，用于获取电参数示功图，根据电参数示功图计算出每个时间段的产液量，并累加生成日产液量。

通过采用上述技术方案，计算计算产液量，以实现与冲次适配，减少空抽现象，提升抽油机的效率和产量。

可选的，所述实时检测模块包括：

温度检测单元，用于监控电机绕组温度。

通过采用上述技术方案，避免电机因过热造成电机绕组故障和磁钢退磁现象。

可选的，还包括：

趋势分析模块，用于获取所有监测数据，对所有监测数据进行趋势分析，形成分析结果；

智能诊断模块，用于获取分析结果，根据分析结果给出故障预判。

通过采用上述技术方案，可综合测量的振动、电气、工艺信号对电机整体健康状态做出评价，并对电机常见的机械类故障给出故障预判。

可选的，还包括：

电机保护模块，用于实现电机的基本保护功能。

通过采用上述技术方案，实现电机过载、欠载、过压、欠压、缺相、雷电等基本保护功能。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.基于物联网思维，启动抽油机设备运行并进行实时检测，以形成检测数据，并通过无线网络实现抽油机检测数据的实时远程传输，客户可使用PC或手机APP随时随地对服务器联网的各台设备进行状态监测，改变以往人工巡井的工作模式，大大减轻工人的工作负担，从而保障设备的安全运行。

附图说明

图1是本申请实施例突显智能控制系统模块框图。

附图标记说明：1、启动控制模块；2、实时检测模块；3、远程传输模块；4、趋势分析模块；5、智能诊断模块；6、电机保护模块；11、手动单元；12、自启单元；21、电参数监测单元；22、计算显示单元；23、数据存储单元；24、平衡比测量单元；25、冲次显示单元；26、示功图绘制单元；27、产液量计算单元；28、温度检测单元。

具体实施方式

以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种抽油机专用智能控制系统，抽油机智能控制系统是配套高效永磁变频同步电动机设计的抽油机专用智能化装置，该装置是基于计算机技术、物联网技术、电机控制技术和电力电子技术不断发展的基础上设计研发的高效节能产品。

参照图1，智能控制系统包括：

启动控制模块1，启动控制模块1用于控制抽油机启动，启动控制模块1形成启动信号并发出。其中，启动控制模块1包括手动单元11和自启单元12，启机设置有手动和自启两项功能，采用拨动开关转换，并有蜂鸣提示音。在自启动模式下，电网断电再来电时，智能系统语音提示设备即将自启，在延时时间后设备自启动。同时具有手动停止功能。另外，具备软启动，无级调速功能。

同时，还监测所安装井的开关动态变化，开关井时间记录要求如：“2017-5-8，12:05，停机原因为停机或按故障代码判断并显示故障原因”, 2017-5-9，14:00启机。

系统内置电机保护模块6，电机保护模块6能够实现电机过载、过压、欠压、缺相、短路等基本保护功能，当设备因故障停机时，可在显示屏上显示故障状态，便于诊断。利用数字显示屏可自行设定保护值，如无人时出现皮带断时电机仍在运转等情况下，要求欠载设制按空载电流值采用恒定电流设定，运行时间超过5分钟保护停止。

实时检测模块2，实时检测模块2用于接收启动信号，实时检测模块2实时检测抽油机的运行情况，形成检测数据并发出。

参照图1，具体地，实时监测模块还包括：

电参数监测单元21，电参数监测单元21用于对电机的电参数信息实现在线监测，电参数信息包括电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、有功电量、无功电量、功率因数、频率等监测数据，以实现对电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、有功电量、无功电量、功率因数、频率等数据在线监测。

计算显示单元22，计算显示单元22用于计算电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率为加权平均值，计算有功电量、无功电量为累计值。计算显示单元22通过按键显示所有监测数据，数据显示间隔周期为5分钟。

数据存储单元23，数据存储单元23用于获取所有监测数据并存储。其中，数据存储和读取必须连续，数据存储时间大于15天。

具体地，数据存储分为数据平稳和数据异常两种方式。其中运行平稳采样周期为20分钟，数值为电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率为加权平均值，有功电量、无功电量为累计值。数据异常时，判断采集数据异常，自动进入数据加密存储功能，同时超耗指示灯开始报警。数据采样速率大于10kHz，采样时间为5分钟，如果连续运行5分钟内对比数据处于平稳范围内，加密存储数据结束，如果不平稳，继续加密存储，直到平稳或保护停机为止。

平衡比测量单元24，平衡比测量单元24用于判断抽油机井平衡比，实现电流法和功率法判断抽油机井平衡比，调整抽油机平衡，达到节能的目的，防止抽油机上下交变负荷过大，延长抽油机和电机的使用寿命。其中，安装一个角度传感器，固定时间自动开始测量，通过角度传感器的位移，分辨出上、下冲程的界线。电流法在显示界面上显示上冲程最大电流平均值、下冲程最大电流平均值、平衡比；功率法在显示界面显示上冲程平均功率、下冲程平均功率、平衡比。

此外，目前机采井供配电有660V、380V两种，为了满足所有机采井的需要，设计了通用前端电路，有380 V、660 V等多电压等级供选择。

冲次显示单元25，冲次显示单元25用于预设值参数值，实现抽油机冲次显示。冲次指在抽油机井中，抽油杆每分钟上下往复运动的次数。

示功图绘制单元26，示功图绘制单元26用于获取电参数，绘制电参数示功图。根据电参数绘制电参数示功图，在线功图算产量，显示抽油杆每分钟上下往复运动的次数，以调节冲次，减少对产量以及效率的影响。具体地，现在油田上用的抽油机，冲次都在4以上，产量高的油井，喜欢冲次高的抽油机。因为产液量大，冲次跟不上趟，就是“小马拉大车”，影响产量。但是低产井的抽油机如果冲次降不下来，“大马拉小车”，常常会出现空抽现象，抽油机的效率就会降低。

产液量计算单元27，产液量计算单元27用于获取电参数示功图。根据电参数示功图计算出每个时间段的产液量，并累加生成日产液量。计算计算产液量，以实现与冲次适配，减少空抽现象，提升抽油机的效率和产量。根据绘制的示功图实现自动间抽功能，自动根据示功图充满度变化调整间抽周期。同时设有手动间抽和正常选择功能。预留出外接电源出口（0-12V），管理人员自行选择使用喇叭提示或借用蜂鸣音(30秒)提示启机动作即将执行，从而实现间抽自动控制功能。

温度检测单元28，温度检测单元28用于监控电机绕组温度。避免电机因过热造成电机绕组故障和磁钢退磁现象。

参照图1，智能控制系统还包括：

远程传输模块3，远程传输模块3用于获取监测数据并实时传输至远端。其中，所有监测数据可通过网络上传到云平台，用户通过PC机或手机APP在线查看抽油机的运行状态，同时可利用软件灵活组态，实现联网设备的集中监控，改变以往人工巡井的工作模式，大大减轻工人的工作负担。

趋势分析模块4，趋势分析模块4用于获取所有监测数据，对所有监测数据进行趋势分析并形成分析结果。对所有监测数据提供趋势分析功能，对动态电流、轴承振动信号提供波形频谱等振动分析功能。可综合测量的振动、电气、工艺信号对电机整体健康状态做出评价。

智能诊断模块5，智能诊断模块5用于获取分析结果，根据分析结果给出故障预判。云平台提供专家诊断服务，可对电机常见的机械类故障,转子不平衡、轴承磨损、基础松动等；电气类故障，电流过载、电流欠载、缺相、相不平衡、气隙偏心、匝间短路、转子断条等给出故障预判。

本申请实施例一种抽油机专用智能控制系统的实施原理为：基于物联网思维，启动抽油机设备运行并进行实时检测，以形成检测数据，并通过无线网络实现抽油机检测数据的实时远程传输，客户可使用PC或手机APP随时随地对服务器联网的各台设备进行状态监测，改变以往人工巡井的工作模式，大大减轻工人的工作负担，从而保障设备的安全运行。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种抽油机专用智能控制系统，其特征在于，包括：

启动控制模块(1)，用于控制抽油机启动，形成启动信号并发出；

实时检测模块(2)，用于接收启动信号，实时检测抽油机的运行情况，形成检测数据并发出；

远程传输模块(3)，用于获取监测数据并实时传输至远端。

2.根据权利要求1所述的一种抽油机专用智能控制系统，其特征在于：所述启动控制模块(1)包括手动单元(11)和自启单元(12)。

3.根据权利要求1所述的一种抽油机专用智能控制系统，其特征在于，所述实时检测模块(2)包括：

电参数监测单元(21)，用于对电机的电参数信息实现在线监测，所述电参数信息包括电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、有功电量、无功电量、功率因数、频率等监测数据；

计算显示单元(22)，用于计算电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率为加权平均值，计算有功电量、无功电量为累计值，并显示所有监测数据；

数据存储单元(23)，用于获取所有监测数据并存储。

4.根据权利要求1所述的一种抽油机专用智能控制系统，其特征在于，所述实时检测模块(2)包括：

平衡比测量单元(24)，用于判断抽油机井平衡比。

5.根据权利要求1所述的一种抽油机专用智能控制系统，其特征在于，所述实时检测模块(2)包括：

冲次显示单元(25)，用于预设值参数值，实现抽油机冲次显示；

示功图绘制单元(26)，用于获取电参数，绘制电参数示功图。

6.根据权利要求4所述的一种抽油机专用智能控制系统，其特征在于，所述实时检测模块(2)包括：

产液量计算单元(27)，用于获取电参数示功图，根据电参数示功图计算出每个时间段的产液量，并累加生成日产液量。

7.根据权利要求1所述的一种抽油机专用智能控制系统，其特征在于，所述实时检测模块(2)包括：

温度检测单元(28)，用于监控电机绕组温度。

8.根据权利要求1所述的一种抽油机专用智能控制系统，其特征在于，还包括：

趋势分析模块(4)，用于获取所有监测数据，对所有监测数据进行趋势分析，形成分析结果；

智能诊断模块(5)，用于获取分析结果，根据分析结果给出故障预判。

9.根据权利要求1所述的一种抽油机专用智能控制系统，其特征在于，还包括：

电机保护模块(6)，用于实现电机的基本保护功能。

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