CN201885841U - 一种抽油机工况综合分析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抽油机工况综合分析系统，包括：无线发送第一同步采集命令的手持机；无线连接手持机的示功图采集单元；无线连接手持机和示功图采集单元的电功图采集单元。本实用新型通过同步获取位移载荷数据和功率数据实现了载荷位移图和功率位移图的同步连续监控，革新了加速度测位移的方法，很好地适应了油田恶劣的工作环境。

Description

一种抽油机工况综合分析系统

技术领域

本实用新型涉及机械采油技术领域中的抽油机检测技术，特别涉及一种抽油机工况综合分析系统。

背景技术

有杆泵采油是我国现在机械采油领域中采油的主要方式。对于有杆泵采油，示功图的监测是油井日常生产管理的一个重要组成部分，是分析、诊断抽油井是否正常工作的关键技术。同时，抽油机的主要动力部件电机的参数诊断也是日常生产管理必不可少的组成部分。随着油田精细化管理的深入，对油田基础数据采集准确率、完备率和井况分析、统计管理能力提出了更高的要求，这些因素引发了对测量仪器的功能、性能等要求的不断提高。

目前用于日常抽油机工况检测及综合分析的仪器使用中存在的问题有：

1、拉绳式位移传感器故障率高，测量时易受环境状况影响。用加速度的方法测位移，一般只使用了简单的二次积分，没有进一步进行数字处理，由于位移测量的累加性，大大影响了测量的精度，不能很好反应示功图的情况；

2、没有电功率测量仪器，不能及时评价抽油机井系统效率；

3、无法实现对示功图、电功图的同步连续监控；

4、人工从钳型电流表上读取上、下冲程最大电流的误差大，且只能使用电流作为平衡判断依据，不够准确。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种抽油机工况综合分析系统，用于解决位移载荷数据和功率数据的同步采集以使示功图和电功图达到同步连续监控的问题。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种抽油机工况综合分析系统，包括：

无线发送第一同步采集命令的手持机；

无线连接手持机的示功图采集单元；

无线连接手持机和示功图采集单元的电功图采集单元；

其中，示功图采集单元在接收到第一同步采集命令后向电功图采集单元无线发送第二同步采集命令，使其和电功图采集单元同时进行采集操作，分别得到位移载荷数据和功率数据；

其中，示功图采集单元接收电功图采集单元无线发送的功率数据，并将接收到的功率数据和位移载荷数据一同无线发送给手持机；

其中，手持机将接收的位移载荷数据和功率数据处理成包括载荷位移图和功率位移图的对比分析图。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种抽油机工况综合分析系统，包括：

无线发送第一同步采集命令的手持机；

无线连接手持机的电功图采集单元；

无线连接手持机和电功图采集单元的示功图采集单元；

其中，电功图采集单元在接收到第一同步采集命令后向示功图采集单元无线发送第二同步采集命令，使其和示功图采集单元同时进行采集操作，分别得到功率数据和位移载荷数据；

其中，电功图采集单元接收示功图采集单元无线发送的位移载荷数据，并将接收到的位移载荷数据和功率数据一同无线发送给手持机；

其中，手持机将接收的功率数据和位移载荷数据处理成包括功率位移图和载荷位移图的对比分析图。

优选的，电功图采集单元包括：

电流传感器，用于采集电机电流信号并发送；

电压传感器，用于采集电机电压信号并发送；

电功仪数据处理单元，连接电流传感器和电压传感器，用于接收并处理电流信号和电压信号，得到功率数据；

电功仪无线通讯模块，连接电功仪数据处理单元，用于与手持机和电功图采集单元间的无线数据传输。

优选的，示功图采集单元包括：

加速度传感器，用于采集加速度信号并发送；

载荷传感器，用于采集载荷信号并发送；

示功仪数据处理单元，连接载荷传感器和加速度传感器，用于接收并处理加速度信号和载荷信号，得到位移载荷数据；以及

示功仪无线通讯模块，连接示功仪数据处理单元，用于与手持机和示功图采集单元间的无线数据传输。

优选的，电功仪数据处理单元包括：

电流信号调理单元，连接电流传感器，用于对电机电流信号进行调理并发送；

电压信号调理单元，连接电压传感器，用于对电机电压信号进行调理并发送；

电功仪多路A/D采集模块，连接电流信号调理单元和电压信号调理单元，用于对经过调理的电机电流信号和经过调理的电机电压信号进行模数转换，得到电机电流和电机电压的数字信号并发送；

电功仪主控制器，连接电功仪多路A/D采集模块和电功仪无线通讯模块，用于对电机电流和电机电压的数字信号进行处理得到功率数据并缓存。

优选的，示功仪数据处理单元包括：

加速度调理单元，连接加速度传感器，用于对加速度信号进行调理并发送；

载荷调理单元，连接载荷传感器，用于对载荷信号进行调理并发送；

示功仪多路A/D采集模块，连接加速度调理单元和载荷调理单元，用于对经过调理的载荷信号和经过调理的加速度信号进行模数转换，得到加速度和载荷的数字信号并发送；

示功仪主控制器，连接示功仪多路A/D采集模块和示功仪无线通讯模块，用于对加速度和载荷的数字信号进行处理得到位移载荷数据并缓存。

优选的，手持机包括：

手持机无线通讯模块，用于与示功图采集单元和电功图采集单元间的无线数据传输；

手持机数据处理单元，连接手持机无线通讯模块，用于接收并处理位移载荷数据和功率数据，得到包括载荷位移图和功率位移图的对比分析图。

优选的，手持机数据处理单元包括：

手持机主控制器，连接手持机无线通讯模块，用于对接收到的位移载荷数据和功率数据进行数据整合等处理得到对比分析图；以及

手持机显示单元，连接手持机主控制器，用于显示对比分析图。

优选的，手持机主控制器包括：

定时单元，用于等待示功图采集单元和电功图采集单元的回复消息的定时和向示功图采集单元或电功图采集单元发送读取数据命令的定时。

优选的，定时单元还用于在进行连续同步采集时采集数据的间隔时间的定时。

与现有技术相比较，本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过同步获取位移载荷数据和功率数据实现了载荷位移图和功率位移图的同步连续监控，革新了加速度测位移的方法，很好地适应了油田恶劣的工作环境。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例提供的抽油机工况综合分析系统的示意图；

图2是本实用新型第一实施例提供的抽油机工况综合分析系统的结构图；

图3是本实用新型第二实施例提供的抽油机工况综合分析系统的示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1显示了本实用新型第一实施例提供的抽油机工况综合分析系统的示意，如图1所示，该系统包括无线发送第一同步采集命令的手持机、无线连接手持机的示功图采集单元、无线连接手持机和示功图采集单元的电功图采集单元。

手持机触发同步采集后，向示功图采集单元发送唤醒命令并唤醒成功后，手持机向示功图采集单元发送第一同步采集命令。示功图采集单元在接收到手持机发送的第一同步采集命令后向电功图采集单元无线发送第二同步采集命令，使其和电功图采集单元同时进行采集操作，分别得到位移载荷数据和功率数据，其中位移载荷数据包括位移数据和载荷数据，形成示功图。

其中，示功图采集单元在接收到电功图采集单元关于第二同步采集命令的回复消息时开始采集数据；电功图采集单元在向示功图采集单元发送完关于第二同步采集命令的回复消息时开始采集数据，并在采集完成后发送给示功图采集单元。示功图采集单元接收电功图采集单元无线发送的功率数据，并将接收到的功率数据和位移载荷数据一同无线发送给手持机。

手持机将接收的位移载荷数据和功率数据处理成包括载荷位移图和功率位移图的对比分析图。

若手持机向示功图采集单元发送唤醒命令但唤醒失败时，则向电功图采集单元直接发送第二同步采集命令，此时手持机仅采集功率数据。

此外，若手持机触发连续同步采集后，向示功图采集单元发送唤醒命令并唤醒成功后，手持机向示功图采集单元发送第一连续同步采集命令，并由示功图采集单元向电功图采集单元发送第二连续同步采集命令，连续采集位移载荷数据和功率数据，手持机在收到关于第一连续同步采集命令的回复消息时，再向示功图采集单元发送采集间隔时间。连续同步采集流程与同步采集流程的数据采集过程相同，不同的是连续同步采集流程得到的是多个包括载荷位移图和功率位移图的对比分析图，同步采集流程得到的仅是一个冲程的对比分析图。

图2显示了本实用新型第一实施例提供的抽油机工况综合分析系统的结构，如图2所示，

电功图采集单元包括电流传感器、电压传感器、电功仪数据处理单元和电功仪无线通讯模块。

电流传感器采集电机电流信号并发送；电压传感器采集电机电压信号并发送；电功仪数据处理单元连接电流传感器和电压传感器，接收并处理电流信号和电压信号，得到功率数据；电功仪无线通讯模块连接所述电功仪数据处理单元，与手持机和所述电功图采集单元间的无线数据传输。

其中，电功仪数据处理单元包括电流信号调理单元、电压信号调理单元、电功仪多路A/D采集模块和电功仪主控制器。

电流信号调理单元连接所述电流传感器，对电机电流信号进行调理并发送；电压信号调理单元连接所述电压传感器，对电机电压信号进行调理并发送；电功仪多路A/D采集模块连接电流信号调理单元和电压信号调理单元，对经过调理的电机电流信号和经过调理的电机电压信号进行模数转换，得到电机电流和电机电压的数字信号并发送；电功仪主控制器连接电功仪多路A/D采集模块和电功仪无线通讯模块，对电机电流和电机电压的数字信号进行处理得到功率数据并缓存。

示功图采集单元包括加速度传感器、载荷传感器、示功仪数据处理单元和示功仪无线通讯模块。

加速度传感器采集加速度信号并发送；载荷传感器采集载荷信号并发送；示功仪数据处理单元连接所述载荷传感器和所述加速度传感器，接收并处理加速度信号和载荷信号，得到位移载荷数据；示功仪无线通讯模块连接示功仪数据处理单元，与手持机和示功图采集单元间的无线数据传输。

其中，示功仪数据处理单元包括加速度调理单元、载荷调理单元、示功仪多路A/D采集模块和示功仪主控制器

加速度调理单元连接加速度传感器，对加速度信号进行调理并发送；载荷调理单元连接所述载荷传感器，对所述载荷信号进行调理并发送；示功仪多路A/D采集模块连接加速度调理单元和载荷调理单元，对经过调理的载荷信号和经过调理的加速度信号进行模数转换，得到加速度和载荷的数字信号并发送；示功仪主控制器连接示功仪多路A/D采集模块和示功仪无线通讯模块，对加速度和载荷的数字信号进行处理得到位移载荷数据并缓存。

手持机包括手持机无线通讯模块和手持机数据处理单元。手持机无线通讯模块用于与示功图采集单元和电功图采集单元间的无线数据传输；手持机数据处理单元连接手持机无线通讯模块，接收并处理位移载荷数据和功率数据，得到包括载荷位移图和功率位移图的对比分析图。

手持机数据处理单元包括手持机主控制器和手持机显示单元。手持机主控制器连接手持机无线通讯模块，用于对接收到的位移载荷数据和功率数据进行数据整合等处理得到对比分析图；手持机显示单元连接手持机主控制器，显示对比分析图。

手持机主控制器中设有定时单元，用于等待示功图采集单元和电功图采集单元的回复消息的定时和向示功图采集单元或电功图采集单元发送读取数据命令的定时，以及在进行连续同步采集时采集数据的间隔时间的定时。

图3显示了本实用新型第二实施例提供的抽油机工况综合分析系统的示意，如图3所示，该系统包括无线发送第一同步采集命令的手持机、无线连接手持机的电功图采集单元、无线连接手持机和电功图采集单元的示功图采集单元。

手持机触发同步采集后，向电功图采集单元发送唤醒命令并唤醒成功后，手持机向电功图采集单元发送第一同步采集命令。电功图采集单元在接收到手持机发送的第一同步采集命令后向示功图采集单元无线发送第二同步采集命令，使其和示功图采集单元同时进行采集操作，分别得到功率数据和位移载荷数据。

其中，电功图采集单元在接收到示功图采集单元关于第二同步采集命令的回复消息时开始采集数据；示功图采集单元在向电功图采集单元发送完关于第二同步采集命令的回复消息时开始采集数据，并在采集完成后发送给电功图采集单元。电功图采集单元接收示功图采集单元无线发送的位移载荷数据，并将接收到的位移载荷数据和功率数据一同无线发送给手持机。

手持机将接收的功率数据和位移载荷数据处理成包括功率位移图和载荷位移图的对比分析图。

若手持机向电功图采集单元发送唤醒命令但唤醒失败时，则向示功图采集单元直接发送第二同步采集命令，此时手持机仅采集载荷位移数据。

此外，若手持机触发连续同步采集后，向电功图采集单元发送唤醒命令并唤醒成功后，手持机向电功图采集单元发送第一连续同步采集命令，并由电功图采集单元向示功图采集单元发送第二连续同步采集命令，连续采集位功率数据和位移载荷数据，手持机在收到关于第一连续同步采集命令的回复消息时，再向电功图采集单元发送采集间隔时间。连续同步采集流程与同步采集流程的数据采集过程相同，不同的是连续同步采集流程得到的是多个包括功率位移图和载荷位移图的对比分析图，同步采集流程得到的仅是一个冲程的对比分析图。

并且，图3所示的系统的结构与图2相同。

综上所述，本实用新型具有以下技术效果：本实用新型革新了加速度测位移的方法，很好地适应了油田恶劣的工作环境，使用简便，测量精度高。位移载荷数据和功率数据同步采集，实现了包括载荷位移图和功率位移图的对比分析图的测量，并在采集功率数据时采用仪器自动判断上、下死点，测量更准确，使用更方便。同步获取位移载荷数据和功率数据实现了示功图和电功图的同步连续监控，便于对油井井况变化的连续跟踪。

尽管上文对本实用新型进行了详细说明，但是本实用新型不限于此，本领域技术人员可以根据本实用新型的原理进行各种修改。因此，凡按照本实用新型原理所作的修改，都应当理解为落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种抽油机工况综合分析系统，其特征在于，包括：

无线发送第一同步采集命令的手持机；

无线连接所述手持机的示功图采集单元；以及

无线连接所述手持机和所述示功图采集单元的电功图采集单元；

其中，所述示功图采集单元在接收到所述第一同步采集命令后向电功图采集单元无线发送第二同步采集命令，使其和电功图采集单元同时进行采集操作，分别得到位移载荷数据和功率数据；

其中，所述示功图采集单元接收电功图采集单元无线发送的功率数据，并将接收到的功率数据和所述位移载荷数据一同无线发送给所述手持机；

其中，手持机将接收的所述位移载荷数据和所述功率数据处理成包括载荷位移图和功率位移图的对比分析图。

2.一种抽油机工况综合分析系统，其特征在于，包括：

无线发送第一同步采集命令的手持机；

无线连接所述手持机的电功图采集单元；以及

无线连接所述手持机和所述电功图采集单元的示功图采集单元；

其中，所述电功图采集单元在接收到所述第一同步采集命令后向示功图采集单元无线发送第二同步采集命令，使其和示功图采集单元同时进行采集操作，分别得到功率数据和位移载荷数据；

其中，所述电功图采集单元接收示功图采集单元无线发送的位移载荷数据，并将接收到的位移载荷数据和所述功率数据一同无线发送给所述手持机；

其中，手持机将接收的所述功率数据和所述位移载荷数据处理成包括功率位移图和载荷位移图的对比分析图。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述电功图采集单元包括：

电流传感器，用于采集电机电流信号并发送；

电压传感器，用于采集电机电压信号并发送；

电功仪数据处理单元，连接所述电流传感器和所述电压传感器，用于接收并处理所述电流信号和所述电压信号，得到功率数据；以及

电功仪无线通讯模块，连接所述电功仪数据处理单元，用于与所述手持机和所述电功图采集单元间的无线数据传输。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述示功图采集单元包括：

加速度传感器，用于采集加速度信号并发送；

载荷传感器，用于采集载荷信号并发送；

示功仪数据处理单元，连接所述载荷传感器和所述加速度传感器，用于接收并处理所述加速度信号和所述载荷信号，得到位移载荷数据；以及

示功仪无线通讯模块，连接所述示功仪数据处理单元，用于与所述手持机和所述示功图采集单元间的无线数据传输。

5.根据权利要求3所述系统，其特征在于，所述电功仪数据处理单元包括：

电流信号调理单元，连接所述电流传感器，用于对所述电机电流信号进行调理并发送；

电压信号调理单元，连接所述电压传感器，用于对所述电机电压信号进行调理并发送；

电功仪多路A/D采集模块，连接所述电流信号调理单元和所述电压信号调理单元，用于对经过调理的电机电流信号和经过调理的电机电压信号进行模数转换，得到电机电流和电机电压的数字信号并发送；以及

电功仪主控制器，连接所述电功仪多路A/D采集模块和所述电功仪无线通讯模块，用于对所述电机电流和电机电压的数字信号进行处理得到功率数据并缓存。

6.根据权利要求4所述系统，其特征在于，所述示功仪数据处理单元包括：

加速度调理单元，连接所述加速度传感器，用于对所述加速度信号进行调理并发送；

载荷调理单元，连接所述载荷传感器，用于对所述载荷信号进行调理并发送；

示功仪多路A/D采集模块，连接所述加速度调理单元和所述载荷调理单元，用于对经过调理的载荷信号和经过调理的加速度信号进行模数转换，得到加速度和载荷的数字信号并发送；以及

示功仪主控制器，连接所述示功仪多路A/D采集模块和示功仪无线通讯模块，用于对所述加速度和载荷的数字信号进行处理得到位移载荷数据并缓存。

7.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述手持机包括：

手持机无线通讯模块，用于与所述示功图采集单元和所述电功图采集单元间的无线数据传输；以及

手持机数据处理单元，连接所述手持机无线通讯模块，用于接收并处理所述位移载荷数据和功率数据，得到包括载荷位移图和功率位移图的对比分析图。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述手持机数据处理单元包括：

手持机主控制器，连接所述手持机无线通讯模块，用于对接收到的位移载荷数据和功率数据进行数据整合等处理得到所述对比分析图；以及

手持机显示单元，连接所述手持机主控制器，用于显示所述对比分析图。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述手持机主控制器包括：

定时单元，用于等待示功图采集单元和电功图采集单元的回复消息的定时和向示功图采集单元或电功图采集单元发送读取数据命令的定时。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述定时单元还用于在进行连续同步采集时采集数据的间隔时间的定时。

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