CN2476641Y - 抽油机自动间抽控制的装置 - Google Patents

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邢兆栋
张宏
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一种抽油机自动间抽控制的装置,抽油机自动间抽控制装置监测抽油机的驱动电机电功率,并控制该抽油机;通过测量抽油机驱动电机功率即可提供对供液状态实时监测所需的全部信息,因而其控制器、功率变送器以及报警器可以方便地与抽油机控制箱组成一体,具有不易被盗窃或破坏,安装过程简单,无需日常维护,仪器产品成本低等特点。

Description

抽油机自动间抽控制的装置
本实用新型涉及一种抽油机自动间抽控制的装置。
在石油采油作业过程中，当油井的渗透能力低于抽油机设计抽油能力的时候，油井则处于供液不足的状态。为了节约电能，减少抽油机的机械磨损，提高设备的效率，目前一般采用的较好的控制方法是对抽油机进行自动间歇控制，即当探测到油井处于供液不足的状态时，控制抽油机停止运行，进入倒计时状态，等待油井动液面自然恢复；当事先确定的停机时间结束后再重新控制抽油机开机工作；如此反复进行。
为了在开机状态下判断油井当前是否处于供液不足的状态，现有技术的方法是测量抽油机距在上、下冲程死点某一位置时的电机功率消耗的数值。当该数值低于某一事先设定的数值时，便认为油井处于供液不足的状态。为此，该方法需要在测量电机功率消耗的同时，还必须测出相应的冲程位置以便确定冲程的死点。这种方法的主要缺点是：为了获得油井的供液状态信息，需要同时测量两个有关物理量；其中，冲程位置的测量需要在抽油机的游梁或支架等露天部位安装位置传感器或其它电子测量元件，同时还要通过较长的引线将测量信号送到抽油机的控制装置中。这样会使得抽油机的控制装置的安装过程相当繁琐，而传感器过多以及传感器信号引线过长不仅容易导致信号衰减、故障频繁发生，而且容易被盗窃或损坏，从而给用户带来诸多使用上的不便；此外，由于相应的控制、检测装置所使用的器件较多，使得抽油机的控制装置的造价较高，给用户增加了不必要的经济负担。
如图1所示，抽油泵筒内液柱重量的差异使抽油机在上、下冲程阶段的电机功率曲线存在显著差异。随着抽空程度的增加，这种差异将逐渐增大。为此，可将下冲程阶段的某个特征点的功率值与上冲程阶段的相应特征点的功率值之间的比值作为反映当前油井供液状态的参数。现有技术采用上、下冲程的死点位置作为特征点正是基于这一特征。但是，由于抽油机的上、下冲程功率峰值点(图1中的A点和B点)具有显著的数据特征，无需利用外加信号进行位置定义就可以对其识别，因此，避免对抽油机的上、下冲程死点位置进行测量是可行的。
本实用新型的主要目的在于提供一种抽油机自动间抽控制的装置，仅通过对抽油机驱动电机的电功率进行测量，即可实现对油井供液状态进行监测，而无需测量抽油机更多的冲程位置信号；在获取油井供液状态的同时，抽油机自动间抽控制装置根据该油井供液状态自动控制抽油机以间歇的方式工作。
本实用新型的又一目的在于提供一种抽油机自动间抽控制的装置，其省去了现有技术中的诸多传感器及信号连接线路，使抽油机自动间抽的控制装置的制造成本大幅度降低，且安装、维护简便，可靠性增加。
本实用新型的目的是这样实现的：
一种抽油机自动间抽控制的装置，它包括：一设置在抽油机驱动电机供电回路中的功率检测装置，一与功率检测装置连接，并接收、存储和分析该功率检测装置所传送信号的控制器；该控制器的控制输出端连接抽油机的二次电路的控制输入端。
上述的功率检测装置为一功率变送器。
上述的控制器包括：一模数转换器、一CPU、存储器、一个或一个以上的继电器；其中，模数转换器的输入端与功率检测装置的输出端连接，模数转换器的输出端连接到CPU的数据信号线，CPU通过其数据线、地址线及读写控制信号线连接并控制存储器，CPU通过其输出端连接并控制继电器，该继电器的主触头串接在抽油机的二次电路的控制回路中。
所述的模数转换器的转换精度为12位。
所述的继电器通过光电耦合电路与CPU连接。
上述的控制器还包括：与CPU连接并由该CPU控制的显示器。
上述的控制器还包括：与CPU连接、用于设置该控制器的键盘。
上述的控制器还包括：与CPU连接、并由该CPU控制用于提示抽油机即将开始工作的警报装置。
本实用新型通过上述的的抽油机自动间抽控制的装置，只需测量抽油机驱动电机的电功率即可实时监测油井供液状态信息，因而，控制器、功率变送器等可以方便连接并组成一体。由于可以不再设置外部的传感器及其引线，故该抽油机自动间抽控制装置具有制造成本低、不易被盗窃或破坏，安装维护简单等优点。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
图1为抽油机在上、下冲程阶段的电机功率曲线示意图。
图2为本实用新型的抽油机自动间抽控制装置构成方框图。
图3为本实用新型的抽油机自动间抽控制装置部分电路原理图。
如图2所示，本实用新型的抽油机自动间抽控制装置具有：一设置在抽油机驱动电机供电回路1中的功率检测装置22，一与功率检测装置22连接，并接收、存储和分析该功率检测装置所传送信号的抽油机自动间抽控制器21；该控制器21的控制输出端与抽油机的二次电路3连接。
本实用新型通过对抽油机驱动电机的电功率进行监测，进而由抽油机自动间抽控制器21将采集的监测数据进行分析，并根据该分析结果控制抽油机工作。
上述的抽油机自动间抽控制器21包括：一模数转换器211、一CPU 215、一存储器216、一个或一个以上的继电器212；其中，模数转换器211的输入端与功率检测装置22的输出端连接，模数转换器211的输出端连接到CPU 215的数据信号线，CPU 215通过其数据线、地址线及读写控制信号线连接并控制存储器216，CPU 215通过其输出端连接并控制继电器212，该继电器212的主触头串接在抽油机的二次电路的控制回路中(图中未示)。
上述的模数转换器211为一转换精度为12位的模数转换器；继电器212可以通过光电耦合器与CPU 215连接，其中该光电耦合器的输入端与CPU 215连接，其输出端连接到继电器212。
本实用新型的抽油机自动间抽控制器21还可以设有与CPU 215连接并由该CPU 215控制的显示器213，该显示器213显示抽油机停机的时间及抽油机自动间抽控制器21的设置数据。。
抽油机自动间抽控制器21还设有与CPU 215连接、用于设置该控制器21的键盘214，以及与CPU215连接、并由该CPU215控制的用于提示抽油机即将开始工作的警报装置23。
以下为本实用新型一实施例的具体检测操作过程：一功率变送器接入到抽油机驱动电机的供电回路中，当抽油机工作时，该功率变送器可测出电机实时的功率信号。该信号送入抽油机控制器后，经过该控制器的单片机的分析运算产生相应控制信号。该信号再经由串入到抽油机原控制回路的输出电路便可使驱动电机保持继续开机或中止。当供液不足而使驱动电机进入停机状态时，单片机将在定时程序的控制下进行倒计时等待。定时结束时，单片机发出报警指令和开机指令启动驱动电机，使抽油机恢复正常工作。
为获得上、下冲程的功率峰值，根据抽油机的实际冲次，计算出每一冲程应当采样的次数；连续采集相应个数据并将其暂时存入控制器的数据存储器；采用19点峰值循环验证法找出数据中的最大功率峰值和次最大功率峰值：从第1数据开始，每次考察19个连续数据组成的数据串，判断其中是否存在极大值。若不存在极大值，则考察下一数据串，否则先保存该极大值，然后再继续考察，直至将全部采样数据考察完毕。最后，从保存的全部极大值中选出最大值作为上冲程功率峰值，次最大值作为下冲程功率峰值；计算下冲程功率峰值与上冲程功率峰值的比值，其结果即为反映当前供液状态的数据。
图3所示为本实用新型一实施例的抽油机控制器的电路原理图。如图所示：一由功率变送器(图中未示)将一4～20mA的抽油机驱动电机的输出功率测量信号接入到一A/D转换器MC14052B的输入端，由该A/D转换器MC14052B转换的数字信号送入一CPU (W78E52B)，该CPU  (W78E52B)由此分析抽油机驱动电机上、下冲程的功率峰值，并通过其输出引脚P2.0～P2.2输出控制信号控制抽油机驱动电机的供电继电器接通或关断。

Claims (8)

1、一种抽油机自动间抽控制的装置，其特征在于：它包括：一设置在抽油机驱动电机供电回路中的功率检测装置，一与该功率检测装置连接，并接收、存储和分析该功率检测装置所传送信号的控制器；该控制器的控制输出端连接抽油机的二次电路的控制输入端。
2、如权利要求1所述的抽油机自动间抽控制的装置，其特征在于：所述的功率检测装置为一功率变送器。
3、如权利要求1所述的抽油机自动间抽控制的装置，其特征在于：所述的控制器包括：一模数转换器、一CPU、存储器、一个或一个以上的继电器；其中，模数转换器的输入端与功率检测装置的输出端连接，模数转换器的输出端连接到CPU的数据信号线，CPU通过其数据线、地址线及读写控制信号线连接并控制存储器，CPU通过其输出端连接并控制继电器，该继电器的主触头串接在抽油机的二次电路的控制回路中。
4、如权利要求3所述的抽油机自动间抽控制的装置，其特征在于：所述的模数转换器的转换精度为12位。
5、如权利要求3所述的抽油机自动间抽控制的装置，其特征在于：所述的继电器通过光电耦合电路与CPU连接。
6、如权利要求3所述的抽油机自动间抽控制的装置，其特征在于：该控制器还包括：与CPU连接并由该CPU控制的显示器。
7、如权利要求3所述的抽油机自动间抽控制的装置，其特征在于：该控制器还包括：与CPU连接、用于设置该控制器的键盘。
8、如权利要求3所述的抽油机自动间抽控制的装置，其特征在于：该控制器还包括：与CPU连接、并由该CPU控制用于提示抽油机即将开始工作的警报装置。
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CN104196520A (zh) * 2014-08-19 2014-12-10 陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院 远程连续液面测量及油井间抽智能控制系统
CN105804701A (zh) * 2016-03-18 2016-07-27 河南方舟新能源股份有限公司 一种煤层气井间开的自动控制方法

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