CN204476392U - 一种抽油机专用振弦式载荷传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种抽油机专用振弦式载荷传感器，包括钢弦、安装支座，所述钢弦的两端固定在两个安装支座上，在钢弦中间段位置设置线圈。所述线圈由外部的线圈外壳包裹，所述钢弦外侧设置保护管，保护管一端与安装支座连接，一端与线圈外壳连接。所述线圈外壳内部设置温度计，所述线圈向外连接出电缆。所述安装支架上设置用来连接抽油机并间接调整钢弦张紧的调节螺丝。有两种信号输出方式，一是频率信号输出，二是电流信号输出。本实用新型具有测量精度高、抗干扰能力强、受电参数影响小、零点漂移小、受温度影响小、性能稳定可靠、耐震动、寿命长等特点。

Description

一种抽油机专用振弦式载荷传感器

技术领域

本实用新型涉及油田抽油机用传感器，具体地说是一种抽油机专用振弦式载荷传感器。

背景技术

抽油机采油是目前石油开采过程中最重要的环节之一，其中应用最广的是游梁式抽油机、皮带式抽油机机、链条式抽油机机等，在采油机械中占有举足轻重的地位。反映抽油机悬点载荷随其位移变化规律的图形称为光杆地面示功图，是抽油机一个抽吸周期内测取的封闭曲线。油井的示功图通过对抽油机载荷与位移的测量与分析，来诊断井下泵工作状况以及液量分析。

目前，载荷数据的获得，大都是通过安装悬绳器和光杆方卡子的测力传感器来测取的。该类型都属于电阻应变式测力传感器，由金属弹性材料和贴片应变电阻组成，通过电桥原理，将力的信号转变为电信号输出。由于金属材料及应变电阻在长期交变大载荷的作用下，造成这类传感器精度以及工作稳定性都会受到影响，需要频繁的标定或者更换。这种影响造成了漂移问题是引起功图失真的主要原因，线性造成载荷数据数值的误差，非线性漂移，会造成功图形状的改变。实际应用过程中，两类漂移造成的功图失真会直接影响工程技术人员对井下工况的判断，而对油井采取错误的工艺措施，从而影响原油产量同时带来巨大的经济损失。同时，普遍存在着安装更换不便，零点易漂移，测试过程存在安全隐患等弊端。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种测量精度高、抗干扰能力强、受电参数影响小、零点漂移小、受温度影响小、性能稳定可靠、耐震动、寿命长的抽油机专用振弦式载荷传感器。

本实用新型的目的可通过如下技术措施来实现：

该抽油机专用振弦式载荷传感器包括钢弦、安装支座，所述钢弦的两端固定在两个安装支座上，在钢弦中间段位置设置线圈。抽油机专用振弦式载荷传感器

本实用新型的目的还可通过如下技术措施来实现：

所述线圈由外部的线圈外壳包裹，所述钢弦外侧设置保护管，保护管一端与安装支座连接，一端与线圈外壳连接。

所述线圈外壳内部设置温度计，所述线圈向外连接出电缆。

所述安装支架上设置用来连接抽油机并间接调整钢弦张紧的调节螺丝。

有两种信号输出方式，一是频率信号输出，二是电流信号输出。

所述钢弦作为振弦式敏感元件，线圈将钢弦振动频率变化量转变为电信号。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型使用抽油机专用振弦式载荷传感器来完成游梁式、皮带式、链条式以及具有垂直承重塔架的抽油机的载荷数据测量。以张紧的钢弦作为敏感元件，钢弦自振频率与张紧力的大小有关，振弦振动频率的变化量，即可表征受力的大小。当被测抽油机游梁发生应力变化时，传感器受到拉伸或压缩，此变形传递给振弦传感器转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电路板采集并无线发送至测试仪主机，该频率信号可同步反应传感器所在点的温度值。该传感器是一种非电量电测的传感器，直接输出振弦的自振频率信号，具有测量精度高、抗干扰能力强、受电参数影响小、零点漂移小、受温度影响小、性能稳定可靠、耐震动、寿命长等特点，与目前普遍应用的电阻应变测量原理载荷传感器相比，有着突出的优越性。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例在游梁式抽油机的使用安装示意图；

图3本实用新型实施例在皮带式抽油机的使用安装示意图。

图中，1—游梁；2—支架轴；3—抽油机专用振弦式载荷传感器；4—驴头；5—塔架；6—底座；7—往返架；8—皮带滚筒；9—负载皮带；10—光杆；11—安装支座；12—钢弦；13—保护管；14—调节螺钉；15—线圈；16—电缆；17—温度计；18—线圈外壳。

具体实施方式

有关本实用新型的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。

附图1是本实用新型抽油机专用振弦式载荷传感器的结构及安装示意图。抽油机专用振弦式载荷传感器3是由两个安装支座11固定，支座之间连接钢弦12，钢弦12外部用保护管13保护。支座通过调节螺钉14固定在抽油机游梁1或高原机光杆10上。使用时，安装支座11上的受力的变化引起钢弦12变形，这个微小变形量可用钢弦元件的张力和振动频率来测量。振动频率的平方正比于传感器的应变。传感器是由激振电路驱动传感器线圈15，当激励信号的频率和钢弦12的固有频率相接近时，钢弦12迅速达到共振状态。其固有振动频率的变化量即可表征弦所受拉力的大小,通过相应的测量电路,就可得到与拉力成一定关系的电信号，电信号通过电缆16传至后台，线圈15和温度计17由线圈外壳18保护，温度计17测量温度在后台进行数据修正。

附图2是本实用新型在游梁式抽油机的使用安装示意图；附图1中抽油机的游梁1安装在支架轴2上并围绕支架轴2作旋转运动，目前正处于水平位置；游梁1的两端分别受到抽油杆等载荷的作用力和动力端在垂直方向分力的拉力作用处于平衡状态。本专利的抽油机专用振弦式载荷传感器3安装在游梁上表面，支架轴2向驴头4方向40cm处。

附图3是本实用新型在皮带式抽油机的使用安装示意图；附图2中皮带机的塔架5垂直安装在塔基底座6上，由往返架7上的上横梁连接绕过顶部皮带滚筒8的负荷皮带9来带动光杆10抽油杆、抽油泵往复运动。本专利的抽油机专用振弦式载荷传感器3安装在光杆上端靠近悬绳器的位置；

游梁机的载荷测量原理：将抽油机的游梁1视为一个中间支撑两边受力的矩形截面的双悬臂梁，载荷对抽油杆的作用力，通过驴头4等效为作用在游梁1的自由端上的一个横向力。根据虎克定律(固体材料受力之后，材料中的应力与应变(单位变形量)之间成线性关系)，抽油机的游梁1在交变载荷的作用下会产生微米级的微量形变，通过安装在游梁1上的专用抽油机专用振弦式载荷传感器3来检测出游梁1所承受交变载荷的大小。

对于皮带式、链条式以及具有垂直承重塔架的抽油机的载荷测量原理：该类型抽油机均是由往返架7上的上横梁连接绕过顶部皮带滚筒8的负荷皮带9来带动光杆10(抽油杆、抽油泵)往复运动抽油。抽油杆、井下泵以及井下液的载荷最终会作用在该类型抽油机的光杆上10,这个力的作用会使光杆产生微量变形微米级，通过安装在光杆上的抽油机专用振弦式载荷传感器3来检测出塔架所承受的交变载荷的大小。

抽油机专用振弦式载荷传感器以张紧的钢弦作为敏感元件，是一种以拉紧的金属弦为敏感元件的谐振式传感器。固定长度的金属弦其固有振动频率的变化量即可表征弦所受拉力的大小,通过相应的测量电路,获取与拉力成一定关系的电信号，即抽油机的载荷数据；有两种信号输出方式，一是频率信号输出，二是电流信号输出。信号输出方式，可与油井数据采集系统的现场RTU配套使用。适用于石油开采行业，游梁式、皮带式、链条式以及具有垂直承重塔架的抽油机载荷数据的测取。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，非用以限定本实用新型的专利范围，其他运用本实用新型的专利精神的等效变化，均应俱属本实用新型的专利范围。

Claims (6)

1.一种抽油机专用振弦式载荷传感器，其特征在于，包括钢弦、安装支座，所述钢弦的两端固定在两个安装支座上，在钢弦中间段位置设置线圈。

2.根据权利要求1所述的一种抽油机专用振弦式载荷传感器，其特征在于，所述线圈由外部的线圈外壳包裹，所述钢弦外侧设置保护管，保护管一端与安装支座连接，一端与线圈外壳连接。

3.根据权利要求2所述的一种抽油机专用振弦式载荷传感器，其特征在于，所述线圈外壳内部设置温度计，所述线圈向外连接出电缆。

4.根据权利要求1所述的一种抽油机专用振弦式载荷传感器，其特征在于，所述安装支架上设置用来连接抽油机并间接调整钢弦张紧的调节螺丝。

5.根据权利要求1所述的一种抽油机专用振弦式载荷传感器，其特征在于，有两种信号输出方式，一是频率信号输出，二是电流信号输出。

6.根据权利要求1所述的一种抽油机专用振弦式载荷传感器，其特征在于，所述钢弦作为振弦式敏感元件，线圈将钢弦振动频率变化量转变为电信号。