CN203968499U - 一种油田水源井节能保护数字化监控柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种油田水源井节能保护数字化监控柜，包括柜体，柜体的前面板上依次安装有变频器控制面板、人机界面、多功能数显仪表、变频运行指示、变频停止指示、工频运行指示、工频停止指示、变频启动按钮、变频停止按钮、工频启动按钮、工频停止按钮、变频故障指示、变频高速和变频低速转换开关、变频远程控制和变频就地控制转换开关、变频故障复位按钮。利用上述监控柜可以采集水源井的水位、出水压力和水量等数据，对电潜泵的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率等参数集中进行显示，操作简单，省时方便；而各个指示，可以让工作人员随时了解监控柜内变频器的工作状态，实现对水源井状态的实时监控。

Description

一种油田水源井节能保护数字化监控柜

技术领域

本实用新型属于电器节能保护监控设备，具体涉及一种油田水源井节能保护数字化监控柜。

背景技术

目前，长庆油田公司有2000 多个水源井，因未采取节能措施，年平均浪费1亿度电能；潜水泵因未装水位监测系统，抽干烧坏潜水泵占整个水源井潜水泵的65％左右，每年还要打上百个水源井，每年以15％左右速度递增打井数量。水源井水位从几十米到几百米不等。水源井动液面无法检测，每次修井时，只能通过出水管观察静液面，老区静液面为120-180 米，新区静液面150-360 米。当水抽空时，不能及时关掉电源，这样导致大批水源井潜水泵空转烧坏并浪费大量电能，严重地导致水源井停止供水，导致地层压力减少，出油率减少，严重影响了原油产量的完成。潜水泵没有使用变频调速器控制不节能，不能动态集中显示水位、出水压力和水量、潜水泵的电压、电流、功率等，还不能上传，同时也不能满足现阶段长庆油田数字化建设的需要。

因此，提供一种油田水源井节能保护数字化监控柜，以解决油田水源井生产数据无法上传和远程监控水源井工况情况、不能动态集中数字显示控制参数和电量参数，潜水泵不能恒压控制变频节能、保护、软起动等实际问题，成为了油田建设的工作重点。专利申请号201120169714.7公开了“一种油田井区水源井节能保护监控柜”，利用在监控柜柜体前门安装潜水泵变频起动器、无线传输器、记录仪、出水压力监测仪、出水流量监控仪等仪器，实现了潜水泵的恒压控制节能、动态监测水源井水位、出水压力、出水流量等，但此种方式所需仪器多，采集到的数据多而散乱，造成了操作的复杂性，同时，因该专利公开的监控柜无法显示变频器的工作状态，给油田工作带来了诸多的不便。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种油田水源井节能保护数字化监控柜，以解决现有的监控柜无法显示变频器的工作状态和操作复杂的问题。

为此，本实用新型提供了一种油田水源井节能保护数字化监控柜，包括柜体，所述柜体的前面板上依次安装有变频器控制面板、人机界面和多功能数显仪表；

所述变频器控制面板的正下方安装有变频运行指示，变频运行指示的右侧依次安装有变频停止指示、工频运行指示、工频停止指示；

所述变频运行指示的正下方安装有变频启动按钮，变频启动按钮的右侧依次安装有变频停止按钮、工频启动按钮、工频停止按钮；

所述变频启动按钮的正下方安装有变频故障指示，变频故障指示的右侧依次安装有变频高速和变频低速转换开关、变频远程控制和变频就地控制转换开关、变频故障复位按钮。

所述柜体的顶端设置有一四面椎体的防雨罩，该防雨罩的顶面面积为500mm×700mm，底面面积为900mm×1100mm，高200mm。

所述柜体宽为700mm，高为1850mm，厚度为500mm。

所述柜体的顶盖上安装有两个电风扇，柜体侧面安装电风扇过滤网。

所述前面板上有十五个控制功能单元；

第一个控制功能单元，变频器控制面板的面积为80mm×100mm，中心距柜体顶盖300 mm，距柜体中心轴220mm；

第二个控制功能单元，人机界面面积为210mm×144mm，中心距柜体顶盖300 mm，距柜体中心轴0mm；

第三个控制功能单元，多功能数显仪表面积为96mm×96mm，中心距柜体顶盖300 mm，距柜体中心轴223mm；

第四个控制功能单元，变频运行指示直径为28 mm，中心距柜体顶盖300 mm，距柜体中心轴210mm；

第五个控制功能单元，变频停止指示直径为28 mm，中心距柜体顶盖300 mm，距柜体中心轴70mm；

第六个控制功能单元，工频运行指示直径为28 mm，中心距柜体顶盖300 mm，距柜体中心轴70mm；

第七个控制功能单元，工频停止指示直径为28 mm，中心距柜体顶盖300 mm，距柜体中心轴210mm；

第八个控制功能单元，变频启动按钮直径为28 mm，中心距柜体顶盖700 mm，距柜体中心轴210mm；

第九个控制功能单元，变频停止按钮直径为28 mm，中心距柜体顶盖700 mm，距柜体中心轴70mm；

第十个控制功能单元，工频启动按钮直径为28 mm，中心距柜体顶盖700 mm，距柜体中心轴70mm；

第十一个控制功能单元，工频停止按钮直径为28 mm，中心距柜体顶盖700 mm，距柜体中心轴210mm；

第十二个控制功能单元，变频故障指示直径为28 mm，中心距柜体顶盖800 mm，距柜体中心轴210mm；

第十三个控制功能单元，变频高速和变频低速转换开关直径为28 mm，中心距柜体顶盖800 mm，距柜体中心轴70mm；

第十四个控制功能单元，变频远程控制和变频就地控制转换开关直径为28 mm，中心距柜体顶盖800 mm，距柜体中心轴70mm；

第十五个控制功能单元，变频故障复位按钮直径为28 mm，中心距柜体顶盖800 mm，距柜体中心轴210mm。

本实用新型的有益效果：通过在监控柜的柜体上安装人机界面和多功能数显仪表，将水源井的水位、出水压力和水量等数据，电潜泵的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率等参数集中进行显示，操作简单，省时方便；同时监控柜柜体前门上设置的各个指示，可以让工作人员随时了解监控柜内变频器的工作状态，实现对水源井状态的实时监控。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

 图1是油田水源井节能保护数字化监控柜的正视图。

 图2是油田水源井节能保护数字化监控柜的侧视图。

 图3是油田水源井节能保护数字化监控柜的俯视图。

 附图标记说明：1、防雨罩；2、柜体；3、变频器控制面板；4、人机界面；5、多功能数显仪表；6、变频运行指示；7、变频停止指示；8、工频运行指示；9、工频停止指示；10、变频启动按钮；11、变频停止按钮；12、工频启动按钮；13、工频停止按钮；14、变频故障指示；15、变频高速和变频低速转换开关；16、变频远程控制和变频就地控制转换开关；17、变频故障复位按钮；18、锁；19、前面板；20、过滤网；21、柜体侧面；22、百叶窗；23、过线孔；24、电风扇。

具体实施方式

实施例1：

 如图1所示，本实用新型提供了一种油田水源井节能保护数字化监控柜，监控柜内安装有变频器，监控柜包括柜体2，所述柜体2的前面板19上依次安装有变频器控制面板3、人机界面4和多功能数显仪表5；

所述变频器控制面板3的正下方安装有变频运行指示6，变频运行指示6的右侧依次安装有变频停止指示7、工频运行指示8、工频停止指示9；所述变频运行指示6的正下方安装有变频启动按钮10，变频启动按钮10的右侧依次安装有变频停止按钮11、工频启动按钮12、工频停止按钮13；所述变频启动按钮10的正下方安装有变频故障指示14，变频故障指示14的右侧依次安装有变频高速和变频低速转换开关15、变频远程控制和变频就地控制转换开关16、变频故障复位按钮17。

所述前面板19上有十五个控制功能单元；

第一个控制功能单元，变频器控制面板3的面积为80mm×100mm，中心距柜体2顶盖300mm，距柜体2中心轴220mm，所述变频器控制面板3用于实现对监控柜内的变频器进行控制，如变频器的正反转、点动等等；

第二个控制功能单元，人机界面4，为了操作的便捷性，优选人机界面触摸屏，人机界面触摸屏面积为210mm×144mm，中心距柜体2顶盖300 mm，距柜体2中心轴0mm，所述人机界面4用于集中显示水源井水位、出水压力和水量以及潜水泵的电参数等数据，还可以根据采集到的参数生成流程图、曲线图、表格，人机界面4带有的RJ45、RS485、RS232网络接口与PC上位机联接，人机界面4将采集到的数据通过网络传给PC上位机，PC上位机分析、处理数据，并自动将数据存储、汇总、形成报表并打印；所述的人机界面4还有报警功能和通信功能。1）、报警功能：以美国 HORNER 公司的 OCS---一体化可编程人机界面控制器为例，一般都是利用人机界面控制器PLC 上的I/O接口与外接传感器相连，利用软件来完成的，如出水压力过高时，软件判断后，发出指令进行报警。2）、通信功能：外界通信模块RS232口与人机界面控制器232相连，人机界面控制器内部参数要设定好即可了，通过软件判断进行通信，RJ45、RS485通讯也可。

上述人机界面4可以是美国 HORNER 公司的 OCS一体化可编程人机界面控制器、研华推出的全新搭配基于RISC 处理器可编程人机界面产品WebOP 系列、西门子7寸触摸屏原装正品TP700触摸屏6AV2124-0GC01-0AX0等其中一项。

第三个控制功能单元，多功能数显仪表5面积为96mm×96mm，中心距柜体2顶盖300 mm，距柜体2中心轴223mm，所述的多功能数显仪用于显示潜水泵的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率等；

第四个控制功能单元，变频运行指示6用于变频器正常运行指示，直径为28 mm，中心距柜体2顶盖300 mm，距柜体2中心轴210mm；

第五个控制功能单元，变频停止指示7用于变频器停止运行指示，直径为28 mm，中心距柜体2顶盖300 mm，距柜体2中心轴70mm；

第六个控制功能单元，工频运行指示8用于备用软启动器正常运行指示，直径为28 mm，中心距柜体2顶盖300 mm，距柜体2中心轴70mm；

第七个控制功能单元，工频停止运行指示用于备用软启动器停止运行指示，直径为28 mm，中心距柜体2顶盖300 mm，距柜体2中心轴210mm；

第八个控制功能单元，变频启动按钮10用于启动变频器正常运行，直径为28 mm，中心距柜体2顶盖700 mm，距柜体2中心轴210mm；

第九个控制功能单元，变频停止按钮11用于停止变频器正常运行，直径为28 mm，中心距柜体2顶盖700 mm，距柜体2中心轴70mm；

第十个控制功能单元，工频启动按钮12用于启动备用软启动器正常运行，直径为28 mm，中心距柜体2顶盖700 mm，距柜体2中心轴70mm；

第十一个控制功能单元，工频停止按钮13用于停止备用软启动器正常运行，直径为28 mm，中心距柜体2顶盖700 mm，距柜体2中心轴210mm；

第十二个控制功能单元，变频故障指示14用于变频器出现各种故障指示，直径为28 mm，中心距柜体2顶盖800 mm，距柜体2中心轴210mm；

第十三个控制功能单元，变频高速和变频低速转换开关15用于变频器在高频和低频运行状态转换，直径为28 mm，中心距柜体2顶盖800 mm，距柜体2中心轴70mm；

第十四个控制功能单元，变频远程控制和变频就地控制转换开关16用于变频器在远程控制和就地控制的转换，直径为28 mm，中心距柜体2顶盖800 mm，距柜体2中心轴70mm；

第十五个控制功能单元，变频故障复位按钮17用于变频器出现故障排除后需要恢复的按钮，直径为28 mm，中心距柜体2顶盖800 mm，距柜体2中心轴210mm。

如图2和图3所示，当柜内温度超过40℃时，上顶盖两个电风扇24开始旋转，抽风降温，保证整个监控系统的正常运转工作；当柜内温度低于10℃时，两个电风扇24断电停止抽风，所述电风扇24采用温控开关。柜体侧面21安装有电风扇过滤网20，用于固定电风扇，平时电风扇不用时，防止外面土吹进来，造成电风扇工作障碍。

所述的柜体2为双开门长方体柜式结构，柜体2宽为700mm，高为1850mm，厚度为500mm，柜体2的前门上还设置有锁18。

监控柜的顶盖上还设置有过线孔23。

为了避免雨水进入监控柜造成监控内机器不能正常工作，柜体2的顶端还设置有一四面椎体的防雨罩1，该防雨罩1的顶面面积为500mm×700mm，底面面积为900mm×1100mm，高200mm。

为了保证柜体2内的机器散热通风，柜体2的侧面板还设置有百叶窗22。

为了保证水源井在突发情况下的正常运行，采用三种启动方式：1）、自动运行：监控柜自动起动变频器，利用PID控制器来控制泵的出口压力；

2）、手动运行：通过控制面板上的变频启动按钮10在手动模式下可以单独启动变频器，此方式可以灵活控制变频输出；3）、备用软起动运行：当变频器发生故障时，利用接触器将电机脱离开变频器，投入软起动器运行，保证生产正常进行。

 本发明实施例当然也可根据实际需要，控制面板上功能单元随意组合，做到在满足现场功能要求的前提下，合理利用资源，15个控制单元本着操作方便的目的，设计符合人体力学原理且美观实用，控制单元相对应等均匀分布在监控柜前内门上。

本专利采用在监控柜的前门设置人机界面4和指示变频器各个工作状态的指示，一方面能动态监控水源井深水位，不会抽干烧坏潜水泵；实现了水源井远程监控，提高了管理效率，满足了现阶段油田数字化建设的要求。而且变频软起动能使潜水泵起动平稳，减少了对电网和机械设备的冲击，延长水源井维修周期，降低了修井工的劳动强度，确保了水源井供水正常进行。另外节能效果显著：可以使潜水泵功率因数提高到0.95以上，综合节电率达到20%以上，同时减少了供电线路的损耗，增加了变压器带载能力。另外，更重要的一方面是方便工作人员查看变频器的工作状态，在变频器出现故障时，可以及时获得信息，及时解决，且运行状态一目了然，而人机界面4则是采用32位处理器，可以显示水源井水位、出水压力和水量、潜水泵电参数以及事故报警，实现集散控制，监控实时性好，自动化程度高。采用变频进行系统调控，控制效果好，数据采集及时准确，能根据数据监测情况自动优化设备运行状态，及时提出修改或调整运行参数的指令要求。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

本实施例没有详细叙述的部件、结构及工艺属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述，如有需要我们可提供参考资料。

Claims (5)

1.一种油田水源井节能保护数字化监控柜，包括柜体（2），其特征在于：所述柜体（2）的前面板（19）上依次安装有变频器控制面板（3）、人机界面（4）和多功能数显仪表（5）；

所述变频器控制面板（3）的正下方安装有变频运行指示（6），变频运行指示（6）的右侧依次安装有变频停止指示（7）、工频运行指示（8）、工频停止指示（9）；

所述变频运行指示（6）的正下方安装有变频启动按钮（10），变频启动按钮（10）的右侧依次安装有变频停止按钮（11）、工频启动按钮（12）、工频停止按钮（13）；

所述变频启动按钮（10）的正下方安装有变频故障指示（14），变频故障指示（14）的右侧依次安装有变频高速和变频低速转换开关（15）、变频远程控制和变频就地控制转换开关（16）、变频故障复位按钮（17）。

2.如权利要求1所述的一种油田水源井节能保护数字化监控柜，其特征在于：所述柜体（2）的顶端设置有一四面椎体的防雨罩（1），该防雨罩（1）的顶面面积为500mm×700mm，底面面积为900mm×1100mm，高200mm。

3.如权利要求1所述的一种油田水源井节能保护数字化监控柜，其特征在于：所述柜体（2）宽为700mm，高为1850mm，厚度为500mm。

4.如权利要求1所述的一种油田水源井节能保护数字化监控柜，其特征在于：所述柜体（2）的顶盖上安装有两个电风扇（24），柜体侧面（21）安装电风扇过滤网（20）。

5.如权利要求1所述的一种油田水源井节能保护数字化监控柜，其特征在于：所述前面板（19）上有十五个控制功能单元；

第一个控制功能单元，变频器控制面板（3）的面积为80mm×100mm，中心距柜体（2）顶盖300 mm，距柜体（2）中心轴220mm；

第二个控制功能单元，人机界面（4）面积为210mm×144mm，中心距柜体（2）顶盖300 mm，距柜体（2）中心轴0mm；

第三个控制功能单元，多功能数显仪表（5）面积为96mm×96mm，中心距柜体（2）顶盖300 mm，距柜体（2）中心轴223mm；

第四个控制功能单元，变频运行指示（6）直径为28 mm，中心距柜体（2）顶盖300 mm，距柜体（2）中心轴210mm；

第五个控制功能单元，变频停止指示（7）直径为28 mm，中心距柜体（2）顶盖300 mm，距柜体（2）中心轴70mm；

第六个控制功能单元，工频运行指示（8）直径为28 mm，中心距柜体（2）顶盖300 mm，距柜体（2）中心轴70mm；

第七个控制功能单元，工频停止指示（9）直径为28 mm，中心距柜体（2）顶盖300 mm，距柜体（2）中心轴210mm；

第八个控制功能单元，变频启动按钮（10）直径为28 mm，中心距柜体（2）顶盖700 mm，距柜体（2）中心轴210mm；

第九个控制功能单元，变频停止按钮（11）直径为28 mm，中心距柜体（2）顶盖700 mm，距柜体（2）中心轴70mm；

第十个控制功能单元，工频启动按钮（12）直径为28 mm，中心距柜体（2）顶盖700 mm，距柜体（2）中心轴70mm；

第十一个控制功能单元，工频停止按钮（13）直径为28 mm，中心距柜体（2）顶盖700 mm，距柜体（2）中心轴210mm；

第十二个控制功能单元，变频故障指示（14）直径为28 mm，中心距柜体（2）顶盖800 mm，距柜体（2）中心轴210mm；

第十三个控制功能单元，变频高速和变频低速转换开关（15）直径为28 mm，中心距柜体（2）顶盖800 mm，距柜体（2）中心轴70mm；

第十四个控制功能单元，变频远程控制和变频就地控制转换开关（16）直径为28 mm，中心距柜体（2）顶盖800 mm，距柜体（2）中心轴70mm；

第十五个控制功能单元，变频故障复位按钮（17）直径为28 mm，中心距柜体（2）顶盖800 mm，距柜体（2）中心轴210mm。