CN203732687U - 一种监测抽油机工作状况的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种监测抽油机工作状况的系统，属于油田数字化管理领域。所述系统包括：油田规模应用传感器、功率采集电路、控制终端和数据处理终端；所述油田规模应用传感器和所述功率采集电路分别与所述控制终端电连接，所述控制终端与所述数据处理终端相连；所述油田规模应用传感器采集抽油机的工作状况信息并发送给所述控制终端，以及所述功率采集电路采集所述抽油机的电机瞬时功率并发送给所述控制终端；所述控制终端将所述抽油机的工作状况信息和电机瞬时功率发送给所述数据处理终端，所述数据处理终端根据所述抽油机的工作状况信息和电机瞬时功率确定所述规模应用传感器是否损坏。本实用新型能够避免确定抽油机的工作状况出错现象发生。
Description
技术领域
本实用新型涉及油田数字化管理领域，特别涉及一种监测抽油机工作状况的系统。
背景技术
抽油机是开采石油的一种机器设备，在石油开采和生产过程中起到重要作用。为了保证石油开采和生产过程的持续进行，技术人员需要对抽油机的工作状况进行监测，目前可以采用监测抽油机工作状况的系统来对抽油机工作状况进行监测。
监测抽油机工作状况的系统由多个油田规模应用传感器组成，油田规模应用传感器包括载荷传感器和位移传感器，载荷传感器和位移传感器都安装在抽油机上，技术人员通过载体传感器采集抽油机的抽油杆的载荷数据以及通过位移传感器采集抽油杆的位移数据，根据采集的载荷数据和位移数据确定抽油机的工作状况。需要说明的是：由于油田规模应用传感器长期受到交变载荷的作用，使得油田规模应用传感器容易损坏。而目前由技术人员定期检查油田规模应用传感器，以检查出损坏的油田规模应用传感器。
在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
由于定期检查，不能及时检查出损坏的油田规模应用传感器，从而导致油田规模应用传感器在损坏后继续采集数据，而采集的数据不准确，根据采集的数据确定出抽油机的工作状况可能出错。
实用新型内容
为了避免确定抽油机的工作状况出错现象发生，本实用新型提供了一种监测抽油机工作状况的系统。所述技术方案如下：
一种监测抽油机工作状况的系统，所述系统包括：
油田规模应用传感器、功率采集电路、控制终端和数据处理终端；
所述油田规模应用传感器和所述功率采集电路分别与所述控制终端电连接，所述控制终端与所述数据处理终端相连；
所述油田规模应用传感器采集抽油机的工作状况信息并发送给所述控制终端，以及所述功率采集电路采集所述抽油机的电机瞬时功率并发送给所述控制终端；
所述控制终端将所述抽油机的工作状况信息和电机瞬时功率发送给所述数据处理终端，所述数据处理终端根据所述抽油机的工作状况信息和电机瞬时功率确定所述规模应用传感器是否损坏。
所述功率采集电路包括：
电压采集电路、电流采集电路和三相电能质量分析芯片，所述电压采集电路和所述电流采集电路分别与所述三相电能质量分析芯片电连接，所述三相电能质量分析芯片与所述控制终端电连连；
所述电压采集电路周期性地采集所述抽油机的电机的三相瞬时电压，将所述三相瞬时电压传输给所述三相电能质量分析芯片；
所述电流采集电路周期性地采集所述电机的三相瞬时电流，将所述三相瞬时电流传输给所述三相电能质量分析芯片；
所述三相电能质量分析芯片根据所述三相瞬时电压和所述三相瞬时电流计算出电机瞬时功率，发送所述电机瞬时功率给所述控制终端。
所述控制终端包括：
接收器、数模转换器和井组天线，所述接收器分别与所述油田规模应用传感器、所述功率采集电路和所述数模转换器电连接，所述数模转换器与所述井组天线电连接，所述井组天线与所述数据处理终端相连；
所述接收器接收所述功率采集电路发送的所述抽油机的电机瞬时功率以及所述规模应用传感器发送的所述抽油机的工作状况信息，并将所述抽油机的电机瞬时功率和工作状况信息发送给所述数模转换器；
所述数模转换器将所述抽油机的电机瞬时功率和工作状况信息由数字信号转换为模拟信号，将所述模拟信号发送给所述井组天线；所述井组天线发射所述模拟信号给所述数据处理终端。
所述数模转换器为数字/模拟转换器D/A。
所述数据处理设备包括：
接收天线、模数转换器、中央处理器CPU和预警部件，所述接收天线与所述控制终端相连，所述接收天线与所述模数转换器电连接，所述模数据转换器与所述CPU电连接，所述CPU与所述预警部件电连接；
所述接收天线接收所述控制终端发送的模拟信号，将所述模拟信号发送给所述模数转换器；
所述模数据转换器将所述模拟信号转换为数字信号，以得到所述抽油机的工作状况信息和电机瞬时功率，将所述抽油机的工作状况信息和电机瞬时功率发送给所述CPU。
所述模数转换器为模拟/数字转换器A/D。
所述油田规模应用传感器与所述控制终端通过数据线电连接，和/或，所述功率采集电路与所述控制终端通过数据线电连接。
所述数据线为电缆线或双绞线。
所述控制终端与所述数据处理终端通过无线连接或数据线相连。
在本实用新型实施例中，由于能够及时检测出损坏的油田规模应用传感器1，如此可以避免在油田规模应用传感器发生损坏后继续采集数据，从而避免确定抽油机的工作状况出错的现象发生。
附图说明
图1是本实用新型实施例1提供的第一种监测抽油机工作状况的系统结构示意图；
图2是本实用新型实施例1提供的第二种监测抽油机工作状况的系统结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
实施例
参见图1，本实用新型实施例提供了一种监测抽油机工作状况的系统，包括：
油田规模应用传感器1、功率采集电路2、控制终端3和数据处理终端4；
油田规模应用传感器1和功率采集电路2分别与控制终端3电连接，控制终端3与数据处理终端4相连。
油田规模应用传感器1和功率采集电路2都安装在抽油机上，油田规模应用传感器1采集抽油机的工作状况信息并发送给控制终端3，以及功率采集电路2采集抽油机的电机瞬时功率并发送给控制终端3。
控制终端3接收抽油机的工作状况信息和电机瞬时功率，并将抽油机的工作状况信息和电机瞬时功率发送给数据处理终端4。数据处理终端4根据抽油机的工作状况信息和电机瞬时功率确定规模应用传感器1是否损坏。
其中，油田规模应用传感器1与控制终端3之间可以通过数据线电连接，功率采集电路2与控制终端3之间可以通过数据线电连接，数据线可以为电缆线或双绞线等。抽油机的工作状况信息包括抽油机的抽油杆的载荷数据和位移数据。控制终端3与数据处理终端4可以通过无线连接或数据线相连
优选的，参见图2，油田规模应用传感器1包括载荷传感器11和位移传感器12，载荷传感器11与控制终端3之间通过数据线电连接，位移传感器12与控制终端3之间通过数据线电连接。
载荷传感器11安装在抽油机的井口悬绳器上，载荷传感器11采集抽油机的抽油杆的载荷数据，将采集的载荷数据发送给控制终端3。
位移传感器12安装在抽油机的游梁下方，位移传感器12采集抽油机的抽油杆的位移数据，将采集的位移数据发送给控制终端3。
优选的，功率采集电路2包括：
电压采集电路21、电流采集电路22和三相电能质量分析芯片23，电压采集电路21和电流采集电路22分别与三相电能质量分析芯片23电连接，三相电能质量分析芯片23与控制终端3电连接。
电压采集电路21周期性地采集抽油机的电机的三相瞬时电压，将电机的三相瞬时电压传输给三相电能质量分析芯片23。以及，电流采集电路22周期性地采集抽油机的电机的三相瞬时电流，将抽油电机的三相瞬时电流传输给三相电能质量分析芯片23。
三相电能质量分析芯片23根据电机的三相瞬时电压和三相瞬时电流计算出电机瞬时功率，发送电机瞬时功率给控制终端3。
其中，三相电能质量分析芯片23可以按如下公式（1）计算出电机瞬时功率；
其中，在上述公式（1）中，P1(t)为电机瞬时功率，U（t）为三相瞬时电压，I（t）为三相瞬时电流，为电机瞬时功率因数，P0为电机空耗功率，ηN为电机的额定效率，PN为电机的额定功率，β为电机瞬时功率利用率。
优选的，参见图2，控制终端3包括接收器31、数模转换器32和井组天线33；
接收器31分别与油田规模应用传感器1、功率采集电路2和数模转换器32电连接，数模转换器32与井组天线33电连接，井组天线33与数据处理终端4相连；
接收器31接收功率采集电路2发送的抽油机的电机瞬时功率以及规模应用传感器1发送的抽油机的工作状况信息，并将抽油机的电机瞬时功率和工作状况信息发送给数模转换器32。
数模转换器32将抽油机的电机瞬时功率和工作状况信息由数字信号转换为模拟信号，将该模拟信号发送给井组天线33。井组天线33将该模拟信号发送给数据处理终端4。
其中，数模转换器32可以为D/A（Digital to Analog converte，数字/模拟转换器）井组天线33与数据处理终端4之间通过无线连接相连，且井组天线33以波的形式发送该模拟信号给数据处理终端4。
优选的，数据处理终端4包括：
接收天线41、模数转换器42、CPU（Central Processing Unit，中央处理器）43和预警部件44，接收天线41与控制终端3之间通过无线连接相连，以及接收天线41与模数转换器42相连，模数据转换器42与CPU43相连，CPU43与预警部件44相连。
接收天线41接收控制终端3发送的模拟信号并将该模拟信号发送给模数转换器42，模数转换器42将该模拟信号转换为数字信号，以得到抽油机的工作状况信息以及抽油机的电机瞬时功率，该工作状况信息包括抽油杆的载荷数据和位移数据，将抽油机的工作状况信息以及抽油机的电机瞬时功率发送给CPU43。
CPU43根据抽油杆的载荷数据和位移数据确定第一示功图，对第一示功图进行分析，如果第一示功图不符合预设标准，则确定油田规模应用传感器1损坏，并控制预警部件44进行报警提示；如果第一示功图符合预设标准，则根据抽油机的电机瞬时功率和抽油杆的位移数据确定第二示功图，将第一示功图与第二示功图进行比对得到误差值，如果得到的误差大于预设误差值阈值，则确定油田规模应用传感器1损坏，并控制预警部件44进行报警提示。
优选的，CPU43通过如下第一至第三的步骤来确定第二示功图，可以为：
第一、根据电机瞬时功率，按如下公式（2）确定抽油杆的瞬时功率；
P2(t)=P1(t)-P3(t)-P4(t)……（2）；
在上述公式（2）中，P2(t)为抽油杆的瞬时功率，P1(t)为电机瞬时功率，P3(t)为平衡功率并可通过如下公式（3）得到，P4(t)为损失功率；
P3(t)=-ωNGRcos(ωt)……（3）；
在上述公式（3）中，ω为抽油机曲柄转动的角速度，N为平衡块数，G为单块平衡块的重量，R为曲柄平衡块的重心半径。
第二、根据抽油杆的瞬时功率，按如下公式（4）计算抽油杆的载荷数据；
f(t)=P2(t)/v(t)……（4）；
在上述公式（4）中，f(t)为抽油杆的载荷数据，P2(t)为抽油杆的瞬时功率，v(t)为抽油杆的速度。
第三、根据抽油杆的位移数据和计算的载体数据确定第二示功图。
其中，预警部件44可以为显示屏，CPU43可以控制显示屏可以显示损坏的油田规模应用传感1的标识。模数转换器42可以为A/D（Analog-to-DigitalConverter，模拟/数字转换器）。
本实用新型实施例中，根据不同的应用场景，预设标准可以包括以下一种或多种：第一示功图显示的面积大于0、第一示功图显示的冲程大于0、第一示功图显示的冲次大于0、第一示功图显示的相同载荷点数大于预设点数、第一示功图显示的数据组点数小于预设点数、第一示功图显示的上下死点之间位移单调。
其中，第一示功图显示的面积大于0是指第一示功图显示的闭合图形的面积应大于0，如果第一示功图显示为直线或非闭合图形，则油田规模应用传感器1可能损坏；第一示功图显示的冲程大于0是指第一示功图显示的位移数据应为正，如果第一示功图显示的位移数据为负或0，油田规模应用传感器1可能损坏；第一示功图显示的冲次大于0是指一分钟内工作的次数（冲次）应大于0，如果一分钟内工作的次数（冲次）小于0，油田规模应用传感器1可能损坏；第一示功图显示的相同载荷点数大于预设点数是指一定数目（如200个）的载荷点示功图显示的相同载荷点数应大于预设点数（如20），如果一定数目（如200个）的载荷点示功图显示的相同载荷点数小于预设点数（如20），油田规模应用传感器1可能损坏；第一示功图显示的数据组点数小于预设点数是指第一示功图显示的数据组点数应小于预设点数（如50），如果第一示功图显示的数据组点数大于预设点数（如50），油田规模应用传感器1可能损坏；示功图显示的上下死点之间位移单调是指示功图显示的图形的连个端点（上、下死点）之间位移单调，如果示功图显示的图形的连个端点之间位移不单调，传感器可能损坏。
如此，技术人员可以根据显示屏显示损坏的油田规模应用传感1的标识，来更换损坏的油田规模应用传感。
在本实用新型实施例中，由于能够及时检测出损坏的油田规模应用传感器1，如此可以避免在油田规模应用传感器发生损坏后继续采集数据，从而避免确定抽油机的工作状况出错的现象发生。另外，一个抽油机对应一个控制终端，控制终端收集抽油机上所有油田规模应用传感器采集的工作状况信息以及功率采集电路采集的电机瞬时功率，再远程一起发送给数据处理终端。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种监测抽油机工作状况的系统，其特征在于，所述系统包括：
油田规模应用传感器、功率采集电路、控制终端和数据处理终端；
所述油田规模应用传感器和所述功率采集电路分别与所述控制终端电连接，所述控制终端与所述数据处理终端相连；
所述油田规模应用传感器采集抽油机的工作状况信息并发送给所述控制终端，以及所述功率采集电路采集所述抽油机的电机瞬时功率并发送给所述控制终端；
所述控制终端将所述抽油机的工作状况信息和电机瞬时功率发送给所述数据处理终端，所述数据处理终端根据所述抽油机的工作状况信息和电机瞬时功率确定所述规模应用传感器是否损坏。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述功率采集电路包括：
电压采集电路、电流采集电路和三相电能质量分析芯片，所述电压采集电路和所述电流采集电路分别与所述三相电能质量分析芯片电连接，所述三相电能质量分析芯片与所述控制终端电连连；
所述电压采集电路周期性地采集所述抽油机的电机的三相瞬时电压，将所述三相瞬时电压传输给所述三相电能质量分析芯片；
所述电流采集电路周期性地采集所述电机的三相瞬时电流，将所述三相瞬时电流传输给所述三相电能质量分析芯片；
所述三相电能质量分析芯片根据所述三相瞬时电压和所述三相瞬时电流计算出电机瞬时功率，发送所述电机瞬时功率给所述控制终端。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制终端包括：
接收器、数模转换器和井组天线，所述接收器分别与所述油田规模应用传感器、所述功率采集电路和所述数模转换器电连接，所述数模转换器与所述井组天线电连接，所述井组天线与所述数据处理终端相连；
所述接收器接收所述功率采集电路发送的所述抽油机的电机瞬时功率以及所述规模应用传感器发送的所述抽油机的工作状况信息，并将所述抽油机的电机瞬时功率和工作状况信息发送给所述数模转换器；
所述数模转换器将所述抽油机的电机瞬时功率和工作状况信息由数字信号转换为模拟信号，将所述模拟信号发送给所述井组天线；所述井组天线发射所述模拟信号给所述数据处理终端。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述数模转换器为数字/模拟转换器D/A。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理设备包括：
接收天线、模数转换器、中央处理器CPU和预警部件，所述接收天线与所述控制终端相连，所述接收天线与所述模数转换器电连接，所述模数据转换器与所述CPU电连接，所述CPU与所述预警部件电连接；
所述接收天线接收所述控制终端发送的模拟信号，将所述模拟信号发送给所述模数转换器；
所述模数据转换器将所述模拟信号转换为数字信号，以得到所述抽油机的工作状况信息和电机瞬时功率，将所述抽油机的工作状况信息和电机瞬时功率发送给所述CPU。
6.如权利要求5所述系统，其特征在于，所述模数转换器为模拟/数字转换器A/D。
7.如权利要求1至6任一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述油田规模应用传感器与所述控制终端通过数据线电连接，和/或，所述功率采集电路与所述控制终端通过数据线电连接。
8.如权利要要求7所述的系统，其特征在于，所述数据线为电缆线或双绞线。
9.如权利要求1至6任一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述控制终端与所述数据处理终端通过无线连接或数据线相连。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN110275108A (zh) * | 2018-03-16 | 2019-09-24 | 中国石油天然气股份有限公司 | 直线电机检测系统及方法 |
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