CN209248308U - 抽油机运行监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了抽油机运行监测装置，包括处理器及与处理器分别连接的预处理电路、显示屏、通讯模块、控制开关、稳压电路，预处理电路还连接有电磁探头，电磁探头感应范围内设磁铁，电磁探头内设芯片，电源连接稳压电路输出电压给通讯模块、显示屏、预处理电路、电磁探头、处理器；通讯模块、显示屏、处理器、控制开关及预处理电路集成于电路板，下部机壳上固接有上部机壳且将电路板、电源、显示屏封装于内，控制开关上安装有控制按钮，上部机壳上部铰接有防水罩。本装置通过在抽油机曲柄上安装磁铁和电磁探头所产生的电信号能掌握抽油机运行的状况，本装置构造简单、低功耗、可充电、待机时间长且体积小安装方便，用于偏远无电网覆盖的井场。

Description

抽油机运行监测装置

技术领域

本发明属于石油采取监测技术领域，具体涉及一种抽油机运行监测装置。

背景技术

据调研，目前很多油田依然存在部分偏远油区无正常动力电网供应，需要依靠柴油机提供动力进行机械采油。由于地域位置偏远、生活条件较差、油区采油单位采用巡井制度等原因，从而生产一线无法及时、准确地掌握抽油机运行状态，导致抽油机停机率高，误产严重，采油生产效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种抽油机运行监测装置，解决了现有技术不能对抽油机进行监测的问题。

本实用新型抽油机运行监测装置，包括下部机壳，下部机壳内固接有电路板及电源，电路板上集成有通讯模块、处理器、控制开关、预处理电路、稳压电路，电路板固定有显示屏，下部机壳上部卡接有上部机壳且将电路板、电源、显示屏封装于内，控制开关上安装有控制按钮，控制按钮突出于上部机壳，上部机壳上部铰接有防水罩；

处理器分别与预处理电路、显示屏、通讯模块、控制开关及稳压电路连接，预处理电路还连接有电磁探头，电磁探头对应设有磁铁，电磁探头内设有与预处理电路相连的芯片3144，稳压电路连接电源，稳压电路分别连接并输出一个电压值给通讯模块、显示屏、预处理电路、电磁探头，稳压电路连接并输出另一个电压值给处理器；

本实用新型的特点还在于，

电磁探头为封闭的不锈钢管。

显示屏型号为12864型6针0.96寸蓝色字体显示屏。

处理器为单片机STC12LE5A32S2。

通讯模块以MAX485为核心芯片。

电源连接稳压电路输出给通讯模块、显示屏、预处理电路、电磁探头3供电电压为5V，所述电源连接稳压电路输出给处理器供电电压为3.3V。

预处理电路的具体电路连接包括LM7805芯片，LM7805芯片的OUTA接口连接电阻R14一端、接口CH、电阻R15的一端，电阻R14另一端连接5V电压输出接口，电阻R15另一端连接发光二极管D3的正极；LM7805芯片的INA-接口连接电阻R13；LM7805芯片的INA+接口分别连接电阻R12一端、电阻R11、电容C11、接口IN；LM7805芯片的VCC接口分别连接电容C13、5V电压输出接口、发光二极管D3的负极；LM7805芯片的GND接口接地；电阻R13、电阻R11、电容C11、电容C13均接地；CH接口与处理器的接口连接，芯片3144与IN接口连接；LM7805芯片的OUTB接口、INB-接口、INB+接口为预留接口，不接入电路中。

稳压电路输出电压为5V时的具体电路连接包括电源降压芯片LM7805芯片，LM7805芯片的Vin引脚分别连接电阻R10、可调节变阻器F3一端、钽电容C7一端，钽电容C7另一端与电容C4一端相连，可调节变阻器F3另一端与电容C4另一端分别连接接口P，LM7805芯片的Vout引脚分别连接5V电压输出接口和电容C8，LM7805芯片的GND引脚接地，所述接口P、电阻R10、电容C4、钽电容C7、电容C8均接地。

稳压电路输出电压为3.3V时的具体电路连接是，包括电源降压芯片AMS1117-3.3芯片，AMS1117-3.3芯片的Vin引脚分别连接电容C9一端、电容C10一端、5V电压输出接口，电容C9另一端、电容C10另一端分别连接二极管D1正极，AMS1117-3.3芯片的Vout引脚分别连接3.3V输出接口、钽电容C14及二极管D1负极，AMS1117-3.3芯片的GND引脚接地，电容C9、电容C10、二极管D1、钽电容C14均接地。

电路板由铜螺母固定于下部机壳之上。

防水罩材质为透明塑料。

本发明的有益效果是，

本发明抽油机运行监测装置，通过在抽油机曲柄上安装磁铁和装置本身的电磁电磁探头所产生的电信号能准确地掌握抽油机运行的状况，有效地消除了偏远油区无电网覆盖的抽油机的运行状态不确定性的缺陷，同时，不仅可以现场监测抽油机的运行停机状态，也可将信号通过模块发送出去从而实现远程监测。本实用新型构造简单、低功耗、可充电、待机时间长且体积小安装使用方便，从而更能适用于偏远无电网覆盖的井场和无人值守探井，使抽油机运行监测得到保证。

附图说明

图1是本实用新型抽油机运行监测装置的总体结构示意图；

图2是本实用新型抽油机运行监测装置的总体结构的左视图；

图3是本实用新型抽油机运行监测装置的去上部机壳的结构示意图；

图4是本实用新型抽油机运行监测装置的模块连接示意图；

图5是本实用新型抽油机运行监测装置的预处理电路图；

图6是本实用新型抽油机运行监测装置的稳压电路输出电压为5V的电路图；

图7是本实用新型抽油机运行监测装置的稳压电路输出电压为3.3V的电路图；

图8是本实用新型抽油机运行监测装置的流程图。

图中，1.下部机壳，2.上部机壳，3.电磁探头，4.防水罩，5.屏幕窗口，6.控制按钮，7.磁铁，8.电路板，9.显示屏，10.电源，11.电源线，12.信号屏蔽线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明公开了抽油机运行监测装置，如图1-3所示，包括下部机壳1，所述下部机壳1内固接有电路板8及电源10，电路板8上集成有通讯模块、处理器、控制开关、预处理电路、稳压电路，电路板8固定有显示屏9，显示屏9型号为12864型6针0.96寸蓝色字体显示屏，所述下部机壳1上部卡接有上部机壳2且将电路板8、电源10、显示屏9封装于内，控制开关上安装有控制按钮6，控制按钮6突出于上部机壳2，上部机壳2上部铰接有防水罩4；如图4所示，处理器单片机STC12LE5A32S2，分别与预处理电路、显示屏9、通讯模块、控制开关及稳压电路连接，预处理电路还连接有电磁探头3，电磁探头3为封闭的不锈钢管；电磁探头3对应设有磁铁7，电磁探头3内设有与所述预处理电路相连的芯片3144，稳压电路连接电源10，稳压电路分别连接并输出5V电压值给通讯模块、显示屏9、预处理电路、电磁探头3，稳压电路连接并输出3.3V电压值给处理器。

本实用新型抽油机运行装置的监测方法，如图8所示，具体按照以下步骤实施：

步骤1，将磁铁7安装在抽油机曲柄上，抽油机支架上安装电磁探头3，并将控制按钮按下则处理器将该装置的工作时间计时并储存，抽油机曲柄带动磁铁7运动，电磁探头3在磁铁感应范围产生一个信号；

步骤2，步骤1的信号被预处理电路处理，输出TTL电平给处理器；

步骤3，处理器对步骤2中的TTL电平进行检测，来判断TTL电平是高电平还是低电平；曲柄运动一次，低电平出现一次；

步骤4，处理器接收一次低电平信号，处理器内部计时器开始计时，处理器内部计数器开始计数、存储计数结果；处理器未接收到低电平信号超过一分钟，处理器开启抽油机停机计时并存储停机时长结果；

步骤5，显示屏9将步骤4处理器存储的计数结果、停机时长结果显示，显示屏9将步骤1中处理器计时的该装置工作时间显示；显示屏所呈现就是曲柄转动的次数、抽油机总的停机时间及仪器监测时间。

如图5所示，预处理电路的具体电路连接是，采用LM7805芯片，LM7805芯片的OUTA接口连接电阻R14一端、接口CH、电阻R15的一端，电阻R14另一端连接5V电压输出接口，电阻R15另一端连接发光二极管D3的正极；LM7805芯片的INA-接口连接电阻R13；LM7805芯片的INA+接口分别连接电阻R12一端、电阻R11、电容C11、接口IN；LM7805芯片的VCC接口分别连接电容C13、5V电压输出接口、发光二极管D3的负极；LM7805芯片的GND接口接地；电阻R13、电阻R11、电容C11、电容C13均接地；CH接口与处理器的接口连接，芯片3144与IN接口连接；LM7805芯片的OUTB接口、INB-接口、INB+接口为预留接口，不接入电路中。

如图6所示，稳压电路输出电压为5V时的具体电路连接是，采用LM7805芯片作为电源降压芯片，LM7805芯片的Vin引脚分别连接电阻R10、可调节变阻器F3一端、钽电容C7一端，钽电容C7另一端与电容C4一端相连，可调节变阻器F3另一端与电容C4另一端分别连接接口P，LM7805芯片的Vout引脚分别连接5V电压输出接口和电容C8，LM7805芯片的GND引脚接地，所述接口P、电阻R10、电容C4、钽电容C7、电容C8均接地。

如图7所示，稳压电路输出电压为3.3V时的具体电路连接是，采用AMS1117-3.3芯片作为电源降压芯片，AMS1117-3.3芯片的Vin引脚分别连接电容C9一端、电容C10一端、5V电压输出接口，电容C9另一端、电容C10另一端分别连接二极管D1正极，AMS1117-3.3芯片的Vout引脚分别连接3.3V输出接口、钽电容C14及二极管D1负极，AMS1117-3.3芯片的GND引脚接地，电容C9、电容C10、二极管D1、钽电容C14均接地。

通讯模块为标准RS485接口，以MAX485为核心芯片，集成于电路板上并采用串行方式传输数据，由单片机P0.3口控制MAX485使能端，数据口直接与单片机第二数据口相连，可直接接入485总线，上传数据。通讯模块可以将经处理器处理过的信号即停机时间、抽油机转次、仪器监测时间信息发送出去，不仅可以实现现场读取监测抽油机的运行数据，也可远程获取数据信息，节省劳动力。

如图8所示，本实用新型抽油机运行检测装置的原理是，在抽油机曲柄上安装磁铁7，抽油机支架上安装电磁探头3，每次当曲柄旋转使得磁铁7靠近电磁探头3时就产生电磁感应信号，该信号经过电路板8上的预处理电路处理，可输出TTL电平，由处理器对电平信号进行检测即判断其高低电平，每接收一次低电平信号，曲柄转次加一，同时处理器内部计时器开始计时；当处理器未接收到低电平信号超过一分钟，处理器开启抽油机停机计时，停机时间进行依次累加；运行时间加停机时间即为仪器监测时间。

本实用新型抽油机运行监测装置，磁铁7为永久性磁铁，将其粘合胶粘至抽油机曲柄靠外边缘；电磁探头3采用3144芯片为核心元件，3144芯片为霍尔元件，其通电遇到磁场输出信号，电磁探头3采用3芯0.15平方信号屏蔽线12连接3144芯片制作而成，信号屏蔽线12一端连接3144芯片管脚，另一端连接电路板8的预处理电路，预处理电路连接处理器，其信号屏蔽线12为任意长度，可根据现场安装实际距离而定，电磁探头3前端部分由不锈钢管封闭而制防水、防风，保护电磁电磁探头不被侵蚀；处理器以单片机STC12LE5A32S2最小系统为核心，外围扩展电路连接，实现信号预处理、高低电平检测、数据显示、数据上传；显示屏9采用12864通用型6针0.96寸蓝色字体显示屏，由单片机直接控制显示，电路板上预留显示屏插口，插口由单片机引出；控制按钮6焊接在电路板8上的控制开关电路上；电源10为6v充电电池和外围电源稳压电路组成，外围稳压电路位于电路板8上，电路板8上预留的电源10接口正负极分别连接充电电池的正负极，电源线11接头可以采用JST接头；机壳由上部机壳2及下部机壳1通过螺丝或卡扣等方式固接组成长方体盒，上部机壳2材料选用塑料，轻便易于成型且成本低廉，靠近上边缘开设孔做屏幕窗口5用于显示屏9的显示，靠近屏幕窗口5下部开有孔用于控制按钮6凸出；下部机壳1采用铝合金材料，铝合金材料轻薄且易于散热，用于固定电路板8，电路板8固定处均采用铜螺柱支撑固定，支撑电路板悬空，保证电路板上元器件与壳体分离且可接地；上部机壳2有显示屏9的一面的上部铰接有防水罩4，防水罩4采用透明塑料材质制成，为了防水和读取数据方便，防水罩下部开小口，便于翻揭。

本实用新型抽油机运行监测装置，结合偏远油田的生产实际，通过应用现代电子技术自主研制的具有监测抽油机运行转次、停机时间、运行时间等功能的低功耗、可充电式、长时待机轻型仪表，为无电网供应的偏远油井、无人值守的探井提供抽油机运行监测手段，减少了采油井停井带来的直接经济损失，进而提高生产效率，为长期发展延长油田数字化油井建设提供可靠的基础数据采集依据。本装置的构造简单、低功耗、可充电、待机时间长且体积小安装使用方便，从而更能适用于偏远无电网覆盖的井场和无人值守探井，使抽油机运行监测得到保证，同时也可以现场监测抽油机的运行停机状态，也可将信号通过模块发送出去从而实现远程监测。

Claims (10)

1.抽油机运行监测装置，其特征在于，采用一种抽油机运行监测装置，包括下部机壳(1)，所述下部机壳(1)内固接有电路板(8)及电源(10)，所述电路板(8)上集成有通讯模块、处理器、控制开关、预处理电路、稳压电路，所述电路板(8)固定有显示屏(9)，所述下部机壳(1)上部卡接有上部机壳(2)且将电路板(8)、电源(10)、显示屏(9)封装于内，所述控制开关上安装有控制按钮(6)，控制按钮(6)突出于上部机壳(2)，上部机壳(2)上部铰接有防水罩(4)；

所述处理器分别与预处理电路、显示屏(9)、通讯模块、控制开关及稳压电路连接，预处理电路还连接有电磁探头(3)，所述电磁探头(3)对应设有磁铁(7)，所述电磁探头(3)内设有与所述预处理电路相连的芯片3144，所述稳压电路连接电源(10)，所述稳压电路分别连接并输出一个电压值给通讯模块、显示屏(9)、预处理电路、电磁探头(3)，所述稳压电路连接并输出另一个电压值给处理器。

2.如权利要求1所述的抽油机运行监测装置，所述电磁探头(3)为封闭的不锈钢管。

3.如权利要求1所述的抽油机运行监测装置，所述显示屏(9)型号为12864型6针0.96寸蓝色字体显示屏。

4.如权利要求1所述的抽油机运行监测装置，所述处理器为单片机STC12LE5A32S2。

5.如权利要求1所述的抽油机运行监测装置，所述通讯模块以MAX485为核心芯片。

6.如权利要求1所述的抽油机运行监测装置，所述电源(10)连接稳压电路输出给通讯模块、显示屏（9）、预处理电路、电磁探头（3）供电电压为5V，所述电源(10)连接稳压电路输出给处理器供电电压为3.3V。

7.如权利要求1所述的抽油机运行监测装置，所述预处理电路的具体电路连接包括LM7805芯片，LM7805芯片的OUTA接口连接电阻R14一端、接口CH、电阻R15的一端，电阻R14另一端连接5V电压输出接口，电阻R15另一端连接发光二极管D3的正极；LM7805芯片的INA-接口连接电阻R13；LM7805芯片的INA+接口分别连接电阻R12一端、电阻R11、电容C11、接口IN；LM7805芯片的VCC接口分别连接电容C13、5V电压输出接口、发光二极管D3的负极；LM7805芯片的GND接口接地；电阻R13、电阻R11、电容C11、电容C13均接地；CH接口与处理器的接口连接，芯片3144与IN接口连接；LM7805芯片的OUTB接口、INB-接口、INB+接口为预留接口，不接入电路中。

8.如权利要求6所述的抽油机运行监测装置，所述稳压电路输出电压为5V时的具体电路连接包括电源降压芯片LM7805芯片，LM7805芯片的Vin引脚分别连接电阻R10、可调节变阻器F3一端、钽电容C7一端，钽电容C7另一端与电容C4一端相连，可调节变阻器F3另一端与电容C4另一端分别连接接口P，LM7805芯片的Vout引脚分别连接5V电压输出接口和电容C8，LM7805芯片的GND引脚接地，所述接口P、电阻R10、电容C4、钽电容C7、电容C8均接地；

所述稳压电路输出电压为3.3V时的具体电路连接是，包括电源降压芯片AMS1117-3.3芯片，AMS1117-3.3芯片的Vin引脚分别连接电容C9一端、电容C10一端、5V电压输出接口，电容C9另一端、电容C10另一端分别连接二极管D1正极，AMS1117-3.3芯片的Vout引脚分别连接3.3V输出接口、钽电容C14及二极管D1负极，AMS1117-3.3芯片的GND引脚接地，电容C9、电容C10、二极管D1、钽电容C14均接地。

9.如权利要求1所述的抽油机运行监测装置，所述电路板由铜螺母固定于下部机壳(1)之上。

10.如权利要求1所述的抽油机运行监测装置，所述防水罩(4)材质为透明塑料。