CN207111411U - 用于油田机械设备的智能螺杆泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及油田机械设备技术领域，公开了一种用于油田机械设备的智能螺杆泵系统，当向系统加载相应软件后，解决现有技术中螺杆泵效率低的问题。本实用新型包括变频控制系统、永磁电机、螺杆泵转速传感器、扭矩传感器、单片机数据采集器、PID调节器，变频控制系统与永磁电机连接，永磁电机与螺杆泵连接；转速传感器、扭矩传感器分别设置在螺杆泵上，且转速传感器、扭矩传感器分别与单片机数据采集器连接，单片机数据采集器与PID调节器连接，PID调节器与变频控制系统连接。本实用新型适用于油田机械设备，可实时采集螺杆泵转速、扭矩等生产参数并自动调整，提高了螺杆泵的效率，兼具耗能低、机械声音响小、体积小、维护方便等优点。

Description

用于油田机械设备的智能螺杆泵系统

技术领域

本实用新型涉及油田机械设备技术领域，特别涉及用于油田机械设备的智能螺杆泵系统。

背景技术

螺杆泵常用于输送中性或腐蚀性的液体、洁净的或磨损性的液体、含有气体或易产生气泡的液体、高粘度或低粘度的液体、包括含有纤维物或固体物质的液体、还可用于流动性极差的物料的输送。目前螺杆泵普遍采用的是三相异步电动机通过复杂的减速、传动装置带动螺杆泵。电机耗能高，机械声音响、体积大、占据空间大，螺杆泵效率低，使用、维护极为不便。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种用于油田机械设备的智能螺杆泵系统，当向系统加载相应软件后，解决现有技术中螺杆泵效率低的问题。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：用于油田机械设备的智能螺杆泵系统，包括变频控制系统、永磁电机、螺杆泵转速传感器、扭矩传感器、单片机数据采集器、PID调节器，变频控制系统与永磁电机连接，永磁电机与螺杆泵连接；转速传感器、扭矩传感器分别设置在螺杆泵上，且转速传感器、扭矩传感器分别与单片机数据采集器连接，单片机数据采集器与PID调节器连接，PID调节器与变频控制系统连接。

进一步的，本实用新型还包括显示器，显示器与单片机数据采集器连接。

具体的，变频控制系统包括变频器、主控制电路和辅助电路，主控制电路分别与变频器、辅助电路连接，变频器分别与永磁电机、PID调节器连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过向螺杆泵系统中设置转速传感器、扭矩传感器、单片机数据采集器和PID调节器，当向系统加载相应软件后，可实时采集螺杆泵转速、扭矩等生产参数并自动调整，提高了螺杆泵的效率；同时，由于本实用新型采用永磁电机，无需使用减速箱，因此系统耗能更低、机械声音响更小、体积更小，同时维护也更加方便。

需要说明的是，本实用新型的系统在实现功能的时候，会用到相应软件，正如U盘在完成读写功能的时候必然会用起内部的软件程序，然而软件部分并不是本实用新型所要保护的，即，本实用新型仅提供一种用于油田机械设备的智能螺杆泵系统。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构框图。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，实施例提供一种用于油田机械设备的智能螺杆泵系统，包括变频控制系统、永磁电机、螺杆泵转速传感器、扭矩传感器、单片机数据采集器、PID调节器和显示器，变频控制系统与永磁电机连接，永磁电机与螺杆泵连接；转速传感器、扭矩传感器分别设置在螺杆泵上，且转速传感器、扭矩传感器分别与单片机数据采集器连接，单片机数据采集器与PID调节器、显示器连接，PID调节器与变频控制系统连接。系统中，部分装置说明如下：

1、转速传感器和扭矩传感器

转速传感器和扭矩传感器可分别采集螺杆泵转子所承受的转速和扭矩的变化情况。扭矩传感器是采用空心圆柱为弹性变形元件，圆柱体上贴附着应变片式承扭元件。当扭矩作用于传感器时，应变片随着空心圆柱体一起变化，并引起电阻变化。它能将变化的机械信号转化为电信号，后经电路放大并整形为标准信号输出。转速传感器是在传感器圆柱体上安装了一个圆形光码盘，当传感器圆柱体每运转一周时，带动光码盘转动，通过切割光电管进行光电转换。传感器每运转一周将输出100个脉冲信号，通过计算1min的脉冲总数来确定螺杆泵运行转速。

2、单片机数据采集器和PID调节器

速传感器和扭矩传感器输出的电压信号经过信号调理、AD转换后，单片机数据采集器将模拟信号转变为单片机数据采集器可以接受的数字信号，将采集的数据存储于单片机内的存储器，同时传递给PID调节器，PID调节器将接收变送器传来的测量电信号与给定信号进行比较，得出被调量的偏差，偏差信号经过PID调节器的运算电路运算，输出0～+5V的直流电压来调节变频器，从而实现对该系统生产过程的自动调节控制。

3、变频控制系统

变频控制系统为现有的系统，主要包括变频器、主控电路和辅助电路。其中：主控制电路是由变频控制电路和工频控制电路两部分组成的，主要根据螺杆泵的生产工况需要，通过切换变频控制和工频控制部分来控制螺杆泵电机的运行状态；辅助电路是利用直流24V继电器来控制变频器的输入信号端，还装有缺相保护器。

4、显示器

转速、扭矩传感器输出的电压信号经过信号调理、AD转换后，将模拟信号转变为单片机数据采集器可以接受的数字信号，将采集的数据存储于单片机内的存储器中，并利用译码将光杆转速和扭矩值实时显示出来。

实施例的工作原理如下：

当电机带动螺杆泵运转时，转速、扭矩传感器把实时测得的螺杆泵转速、扭矩等生产参数经过信号调理、转换成为单片机数据采集器可以接受的数字信号，并存储于存储器中；单片机数据采集器将采集处理过的转速、扭矩信号送至PID调节器，PID调节器与预先根据螺杆泵输送或提液要求设定的转速、扭矩值进行比较，得出被调量的偏差，偏差信号经过PID调节器的运算电路运算，输出0～+5V的直流电压来调节变频器，变频器实时调整输出频率值。由此，系统通过调节控制电机转速实现对螺杆泵转速、扭矩的在线自动控制；

当螺杆泵的扭矩远低于设定时，变频控制系统将自动提高螺杆泵转速；当实际扭矩接近或到达设定值时，螺杆泵转速保持平稳；当螺杆泵承受的实际扭矩远超过设定值时，变频控制系统自动将螺杆泵转速减小，使螺杆泵能安全、高效地生产。

以上描述了本实用新型的基本原理和主要的特征，说明书的描述只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (3)

1.用于油田机械设备的智能螺杆泵系统，包括变频控制系统、永磁电机以及螺杆泵，变频控制系统与永磁电机连接，永磁电机与螺杆泵连接；其特征在于，还包括转速传感器、扭矩传感器、单片机数据采集器和PID调节器，转速传感器、扭矩传感器分别设置在螺杆泵上，且转速传感器、扭矩传感器分别与单片机数据采集器连接，单片机数据采集器与PID调节器连接，PID调节器与变频控制系统连接。

2.如权利要求1所述的用于油田机械设备的智能螺杆泵系统，其特征在于，还包括显示器，显示器与单片机数据采集器连接。

3.如权利要求2所述的用于油田机械设备的智能螺杆泵系统，其特征在于，变频控制系统包括变频器、主控制电路和辅助电路，主控制电路分别与变频器、辅助电路连接，变频器分别与永磁电机、PID调节器连接。