CN207879307U - 一种抽油机井闭环柔性控制柜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种抽油机井闭环柔性控制柜，本实用新型集抽油机闭环柔性自动控制及数据远程传送于一体，通过井口数据采集单元对前端数据进行实时采集，闭环柔性控制器实时分析，制定运行策略，通过变频控制单元来调整抽油机的冲次、电机转速，同时，将游梁式抽油机的运行参数及示功图发给远程通讯单元，远程通讯单元将抽油机数据发给上位机，用户通过上位机的界面对抽油机的参数进行浏览、也可以发出运行、停止、调整冲次、工频运行等指令。
Description
技术领域
本实用新型属于抽油机控制设备领域，具体涉及一种抽油机井闭环柔性控制柜。
背景技术
油田生产到达中后期，抽油机井的生产过程中呈现产液波动频繁、低产、低效的生产状况，而传统的抽油机井在工频运行时，悬点的运动过程为强制性准正弦速度分布形态，低速区漏失率偏高、高速区流体阻尼偏大、固定的加减速过程使杆柱承受较大的振动和惯性负荷，造成抽油机的运行效率低，增加成本，现有的定期测试分析、人工调整的生产管理方式已经难以适应上述抽油机井波动频繁的井下供液条件。
实用新型内容
本实用新型的目地是提供一种抽油机井闭环柔性控制柜，它基于电流监测-频率控制-载荷验证的方式，实现了本地显示及控制、远程显示及控制、自动调参、调整电机转速及柱塞抽汲过程中的速率分布功能，解决了背景技术存在的上述问题。
本实用新型采用的具体技术方案是：
一种抽油机井闭环柔性控制柜，包括柜体及设置在柜体内的控制电路，所述的控制电路的输出端与游梁式抽油机的电机单元电连接，所述的控制电路包括闭环柔性控制单元、变频控制单元，所述的变频控制单元的受控端与闭环柔性控制单元电连接，所述的变频控制单元的输出端与电机单元电连接，所述的控制电路还包括井口数据采集单元，所述的井口数据采集单元的输入端与电机单元连接，所述的井口数据采集单元的输出端与闭环柔性控制单元电连接。
所述的变频控制单元为变频控制器，所述的电机单元包括电机及切换电路，所述的控制电路还包括有工频控制单元，所述的变频控制单元及工频控制单元的输出端分别借助切换电路与电机电连接。
所述的闭环柔性控制单元电连接有报警单元。
所述的闭环柔性控制单元还借助远程通讯单元连接有上位机。
所述的闭环柔性控制单元还连接有人机交互单元，所述的人机交互单元为液晶操作面板。
所述的井口数据采集单元包括电流传感器、功率传感器及扭矩传感器。
所述的柜体呈矩形盒状结构，所述的柜体借助隔板分隔为上侧的控制器仓及下侧的设备仓，所述的控制器仓内设置有闭环柔性控制单元，所述的设备仓内设置有变频控制单元。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型集抽油机闭环柔性自动控制及数据远程传送于一体，通过井口数据采集单元对前端数据进行实时采集，闭环柔性控制器实时分析，制定运行策略，通过变频控制单元来调整抽油机的冲次、电机转速，同时，将游梁式抽油机的运行参数及示功图发给远程通讯单元，远程通讯单元将抽油机数据发给上位机，用户通过上位机的界面对抽油机的参数进行浏览、也可以发出运行、停止、调整冲次、工频运行等指令。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图；
图2为本实用新型的结构示意图；
附图中，1、液晶操作面板，2、闭环柔性控制单元，3、变频控制单元，4、电机单元，5、工频控制单元，6、报警单元，7、井口数据采集单元，8、远程通讯单元，9、上位机，101、柜体，102、控制器仓，103、设备仓。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明：
具体实施例如图1及图2所示，本实用新型为一种抽油机井闭环柔性控制柜，包括柜体101及设置在柜体101内的控制电路，所述的控制电路的输出端与游梁式抽油机的电机单元4电连接，所述的控制电路包括闭环柔性控制单元2、变频控制单元3，所述的变频控制单元3的受控端与闭环柔性控制单元2电连接，所述的变频控制单元3的输出端与电机单元4电连接，所述的控制电路还包括井口数据采集单元7，所述的井口数据采集单元7的输入端与电机单元4连接，所述的井口数据采集单元7的输出端与闭环柔性控制单元2电连接。
本实用新型的工作过程是：操作人员通过液晶操作面板1将指令发送到闭环柔性控制单元2中，闭环柔性控制单元2采用PLC控制器，闭环柔性控制单元2通过操作人员预先设定的柔性控制策略将相应的控制运行参数指令发送到变频控制单元3中，该柔性控制策略为基于PID算法的控制策略，所述的变频控制单元3为西门子的变频控制器，变频控制单元3控制电机转动实现游梁式抽油机的运转，抽油机带动抽油杆实现上快下慢的柔性运动。变频控制单元3通过井口数据采集单元7采集到的电机的电流、功率、扭矩参数，经过闭环柔性控制单元2处理后驱动变频控制单元3实现抽油机电机功率的按需输出，实现节能的目地，本实用新型相比于传统应用于抽油机的控制方式，引入了变频控制器，实现了抽油机电机的变频控制，所述的闭环柔性控制单元2根据井口数据采集单元7采集到的电机运转信息，及时通过变频控制单元3调整电机功率，实现了闭环控制，能够较好满足使用需要，克服了定期测试分析、人工调整的弊端。
所述的变频控制单元3为变频控制器，所述的电机单元4包括电机及切换电路，所述的控制电路还包括有工频控制单元5，所述的变频控制单元3及工频控制单元5的输出端分别借助切换电路与电机电连接。当产油稳定不需要进行变频控制时，操作人员通过切换电路即分别串接在变频控制单元3及工频控制单元5与电机之间的断路器，实现变频控制单元3及工频控制单元5的切换，所述的工频控制单元5为借助闭环柔性控制单元2开闭控制的三相断路器，所述的工频控制单元5及变频控制单元3分别借助电网取能。
所述的闭环柔性控制单元2还借助远程通讯单元8连接有上位机9。闭环柔性控制单元2将井口数据采集单元7传送过来的数据进行计算处理，画出油井示功图，并通过示功图计算出油井产量/动液面远程通讯单元8与闭环柔性控制单元2通讯，将闭环柔性控制单元2中检测出来的运行参数、电流、载荷、示功图、运行状况等参数发送到上位机9中，操作人员通过上位机9查看抽油机的各种参数及示功图。操作人员想要修改抽油机的参数或者启停抽油机，可在上位机9上发出相应指令，上位机9将指令发送到远程通讯单元8中，远程通讯单元8与闭环柔性控制单元2通讯，闭环柔性控制单元2根据操作人员的需求改变相应的参数，运转抽油机；当井口数据采集单元7采集的数据经过闭环柔性控制单元2计算出的产量/动液面不能达到预设目标时，闭环柔性控制单元2发出指令到变频控制单元3，变频控制单元3接到指令后控制电机4，电机4通过调整抽油杆冲次的快慢，从而达到抽油机的最佳运行状态，实现供排协调，节能降耗的目地。
进一步的，为了方便人员现场进行调试，所述的闭环柔性控制单元2还连接有人机交互单元，所述的人机交互单元为液晶操作面板1。
进一步的，为了满足井口数据采集的需要，所述的井口数据采集单元7包括电流传感器、功率传感器及扭矩传感器。
进一步的，所述的柜体101呈矩形盒状结构，所述的柜体101借助隔板分隔为上侧的控制器仓102及下侧的设备仓103，所述的控制器仓102内设置有闭环柔性控制单元2，所述的设备仓103内设置有变频控制单元3，从而实现了控制部分与驱动部分的分离，保证了设备各自运行的稳定，所述的液晶操作面板1、远程通讯单元8均设置在上侧的控制器仓102。所述的柜体101上端设置有边缘倾角为锐角的倒雨帽，能较好地将污物滑下，以保证在室外环境下及油污较为严重的抽油井旁的自清洁效果，避免污物进入柜体内或长期停留在柜体上造成腐蚀，所述的闭环柔性控制单元2电连接有报警单元6。所述的控制器仓102上设置有柜门，所述的报警单元6为蜂鸣器及爆闪灯，所述的报警单元6设置在控制器仓102的柜门上，以便于人员第一时间获取报警信号。
Claims (7)
1.一种抽油机井闭环柔性控制柜，包括柜体(101)及设置在柜体(101)内的控制电路，所述的控制电路的输出端与游梁式抽油机的电机单元(4)电连接，其特征在于：所述的控制电路包括闭环柔性控制单元(2)、变频控制单元(3)，所述的变频控制单元(3)的受控端与闭环柔性控制单元(2)电连接，所述的变频控制单元(3)的输出端与电机单元(4)电连接，所述的控制电路还包括井口数据采集单元(7)，所述的井口数据采集单元(7)的输入端与电机单元(4)连接，所述的井口数据采集单元(7)的输出端与闭环柔性控制单元(2)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种抽油机井闭环柔性控制柜，其特征在于：所述的变频控制单元(3)为变频控制器，所述的电机单元(4)包括电机及切换电路，所述的控制电路还包括有工频控制单元(5)，所述的变频控制单元(3)及工频控制单元(5)的输出端分别借助切换电路与电机电连接。
3.根据权利要求1所述的一种抽油机井闭环柔性控制柜，其特征在于：所述的闭环柔性控制单元(2)电连接有报警单元(6)。
4.根据权利要求1所述的一种抽油机井闭环柔性控制柜，其特征在于：所述的闭环柔性控制单元(2)还借助远程通讯单元(8)连接有上位机(9)。
5.根据权利要求1所述的一种抽油机井闭环柔性控制柜，其特征在于：所述的闭环柔性控制单元(2)还连接有人机交互单元，所述的人机交互单元为液晶操作面板(1)。
6.根据权利要求2所述的一种抽油机井闭环柔性控制柜，其特征在于：所述的井口数据采集单元(7)包括电流传感器、功率传感器及扭矩传感器。
7.根据权利要求1所述的一种抽油机井闭环柔性控制柜，其特征在于：所述的柜体(101)呈矩形盒状结构，所述的柜体(101)借助隔板分隔为上侧的控制器仓(102)及下侧的设备仓(103)，所述的控制器仓(102)内设置有闭环柔性控制单元(2)，所述的设备仓(103)内设置有变频控制单元(3)。
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