智能雙速采油控制裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及抽油機控制裝置技術領域，是一種智能雙速采油控制裝置，其包括數據采集處理裝置、雙速電動機、能夠固定安裝在抽油機配電箱內的電流互感器和電壓互感器、能夠固定安裝在抽油機上并檢測抽油機上下始點位置的位置傳感器、以及能夠固定安裝在油井井口上的壓力傳感器。本發明專利技術結構合理而緊湊，使用方便，其通過減去載荷傳感器，并將變頻器改為雙速電動機，采用價格低廉、免維護的電流互感器和電壓互感器，傳感裝置成本低廉、壽命長、維護量少，通過數據采集處理裝置能夠實現智能運行和節約電能，通過數據傳輸裝置能夠滿足用戶的數字化和智能化采油的需求，具有成本低、可靠性高、簡便、高效的特點。

【技術實現步驟摘要】
智能雙速采油控制裝置
本專利技術涉及抽油機控制裝置
，是一種智能雙速采油控制裝置。
技術介紹
目前在油田的開發過程中，一方面隨著油井開采時間的延長及抽油泵泄漏、泵體中油氣比變化等因素的影響，使得抽油泵都不同程度地存在空抽或充滿度不足的現象，造成了游梁式抽油設備的無效磨損和電能的浪費，增大了抽油設備運行維護費用；另一方面，隨著信息和電子技術的發展，特別是物聯網和智能油田建設技術在油田的推廣應用，需要將油井的電流、示功圖、液面、產液量等生產數據上傳至中央控制室，以實現油井的智能化動態控制。油田在開發過程中，針對泵充滿度不足或空抽的情況，采取的節能措施主要有三種：一是將連續采油方式變為間歇采油方式，該方法由于采用分段開井模式，易造成液體采出不及時使得液面升高，從而降低地層含油混合液體流入井筒的能力、減低油井產液量；同時，在冬季時采用間歇采油方式容易出現凍裂采油管線的生產事故；二是調整電動機的皮帶輪或抽油機的沖程，該方式較適合于生產能力嚴重長期過剩的油井，對于生產能力過剩不嚴重或產量變化較大的油井，如果頻繁地進行，將導致工人的勞動強度大和采油成本的快速高，如果不及時進行調參作業，將會導致油井的產量下降；三是采用變頻調速裝置，該方式是利用變頻調速器通過控制電動機輸入電源的頻率，來調節和控制電動機的轉速或抽油機的沖次，以實現油井供液能力和產液能力的合理匹配，變頻調速裝置的核心是變頻調速器，有人工和手動兩種控制方式。從理論上講，采用變頻調速裝置能夠實現油井供液能力和產液能力的合理匹配，能夠實現噸液的最低耗電量和耗電費用，但在生產實際過程中遠未實現上述目標，其主要原因為：1.故障率高、壽命低，游梁式抽油機的一個工作周期分為上下兩個沖程，上沖程時電動機消耗的電能和抽油機平衡塊勢能共同拖動抽油桿向上運動，下沖程時抽油桿的自重與其在產液中的浮力差及抽油泵活塞至井口的液重拖動平衡塊向上運動及電動機的運轉，當向下的拖動力較大，電動機的旋轉速度超過同步轉速時，電動機便會變為發電機向電網發出電能，對于大多數游梁式抽油機而言，一個沖程內，電動機會存在一個或一個以上的發電機狀態，即向電網返輸電能的狀態，變頻調速器按照工作原理可以分為矩陣式變頻器（交-交）和交直交變頻器兩種，無論矩陣變頻器還是交直交變頻器都是由大量的電子元器件構成，在抽油機的野外工作環境條件下，本身對其長期有效的壽命就是嚴峻的考驗，再加之抽油機下沖程返輸電能狀態的存在，盡管研究機構和生產廠商經過了多年的不懈努力，在全國油田中長期有效使用的成功案例仍不多見；2.是成本高、節電不節錢，為了解決變頻器在抽油機上的應用問題，生產制造單位或者選擇質量或等級更高的電子元器件，以提高其適應嚴酷環境的能力，延長其使用壽命，或者在交-直-交型變頻器的直流母排上安裝泄放電阻，以損失電能的方式換取壽命；或是再設計和增加一套反向變頻裝置，把多余的電能返輸到電網，這樣要么降低了變頻器的節電能力、要么增加了變頻器的制造成本，而變頻器本身就屬于高價值的技術產品，以一臺37kW的變頻器為例，普通型的價格約為3.7萬元，在抽油機上使用的變頻器因要增加直流泄放電阻或返輸電能的變頻電路等附加元件，單價在5.0萬元以上；37kW變頻器拖動的一般為十型抽油機，平均小時耗電為8.0kWh，節電率按20%、電價按0.68元/kWh、年運行5000小時，則其靜態投資回收期為：50000/（5000*0.5*0.2*8）=9.2年，然而現有變頻器在抽油機上連續正常使用9.2年的可能性極小，致使現有技術人員通常都認定在抽油機上使用變頻器必然賠錢。對于數據采集，目前在國內，大部分油田一般都使用動力儀來測得地面示功圖，但是在現場，工人使用動力儀頻率少，每隔一個月才使用一次，通過測量結果最終判斷出油井的工作狀況，這種傳統地面示功圖分析方法不僅給帶來了人力上和物力上的浪費，也浪費了時間，降低了油井工作的效率，并且動力儀在現場的使用次數有限，不能及時做出故障診斷，會給油田帶來不必要的經濟損失，也大大減低了工作的效率。為了實現油田生產的自動化和智能化，提高油井運行狀況分析的及時性，一般根據對油井分析的需要，采用電流互感器、電壓互感器、壓力傳感器、載荷傳感器分別用于采集抽油機運行電流、運行電壓、油管壓力、套管壓力數據和示功圖，其關鍵和核心部件是載荷傳感器。目前，油田上用于自動化系統中的載荷傳感器主要存在以下問題：1.有效壽命短，載荷傳感器長期處于交變載荷的拉伸過程中，容易引起彈性系數發生變化甚至失效，準確測量的有效壽命較短；2.價格昂貴，載荷傳感器包括力的測量和位移的測量兩部分，按照測力原理可分為電阻應變式、壓電式、壓阻式等；按照測位移原理可分為拉線式、激光式和加速度式等；按照工作方式可分為有線和無線兩種，由于制造工藝復雜、元氣件多，導致其銷售價格較高，質量較好的載荷傳感器的單臺售價在1000元以上，在有效壽命較短的情況下，提高了自動控制系統的運行費用；3.適應性低，載荷傳感器需要安裝在機架和光桿上，如果采用有線方式，需要通過較長距離的引線與數據采集裝置和供電電源相連，在載荷傳感器與引線隨著抽油機運動而運動的狀況下，極易出現故障；如果采用無線方式需要不定期更換電池，維護工作量較大。盡管載荷傳感器有測量數據準確的優點，但有效壽命短、價格昂貴和適應性低成為載荷傳感器、甚至機械采油系統自動控制在全油田大力推廣的主要障礙。因此，現有油井測量控制和拖動系統無法滿足上述實際需求，急需開發出既能實現油井的智能動態控制，又能滿足生產數據實時上傳的測控裝置。
技術實現思路
本專利技術提供了一種智能雙速采油控制裝置，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決現有采油機控制裝置存在變頻采油測控系統制造維護成本較高、無法長期穩定可靠工作的問題。本專利技術還進一步解決了現有采油機控制裝置無法實現生產數據可靠實時上傳的問題。本專利技術的技術方案是通過以下措施來實現的：一種智能雙速采油控制裝置，包括數據采集處理裝置、雙速電動機、能夠固定安裝在抽油機配電箱內的電流互感器和電壓互感器、能夠固定安裝在抽油機上并檢測抽油機上下始點位置的位置傳感器、以及能夠固定安裝在油井井口上的壓力傳感器；電流互感器、電壓互感器、位置傳感器和壓力傳感器分別與數據采集處理裝置的信號輸入端子電連接，數據采集處理裝置的信號輸出端子電連接有能夠控制雙速電動機高低速工作狀態的繼電接觸器自控裝置，數據采集處理裝置上安裝有數據傳輸裝置。下面是對上述專利技術技術方案的進一步優化或/和改進：上述數據采集處理裝置可包括殼體、模數轉換模塊、中央處理器和數模轉換模塊；電流互感器、電壓互感器、位置傳感器和壓力傳感器的信號輸出端分別與模數轉換模塊的輸入端子電連接，模數轉換模塊的輸出端子與中央處理器的信號輸入端電連接，中央處理器的信號輸出端與數模轉換模塊的輸入端子電連接。上述繼電接觸器自控裝置可包括能夠固定安裝在抽油機配電箱內的高速自控繼電接觸器和低速自控繼電接觸器，高速自控繼電接觸器包括高速自控接觸器線圈和能夠因高速自控接觸器線圈通電而閉合的高速自控接觸器常開觸點，低速自控繼電接觸器包括低速自控接觸器線圈和能夠因低速自控接觸器線圈通電而閉合的低速自控接觸器常開觸點；高速自控接觸器線圈電連接在數模轉換模塊的第一輸出端上，低速自本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種智能雙速采油控制裝置，其特征在于包括數據采集處理裝置、雙速電動機、能夠固定安裝在抽油機配電箱內的電流互感器和電壓互感器、能夠固定安裝在抽油機上并檢測抽油機上下始點位置的位置傳感器、以及能夠固定安裝在油井井口上的壓力傳感器；電流互感器、電壓互感器、位置傳感器和壓力傳感器分別與數據采集處理裝置的信號輸入端子電連接，數據采集處理裝置的信號輸出端子電連接有能夠控制雙速電動機高低速工作狀態的繼電接觸器自控裝置，數據采集處理裝置上安裝有數據傳輸裝置。

【技術特征摘要】
1.一種智能雙速采油控制裝置，其特征在于包括數據采集處理裝置、雙速電動機、能夠固定安裝在抽油機配電箱內的電流互感器和電壓互感器、能夠固定安裝在抽油機上并檢測抽油機上下始點位置的位置傳感器、以及能夠固定安裝在油井井口上的壓力傳感器；電流互感器、電壓互感器、位置傳感器和壓力傳感器分別與數據采集處理裝置的信號輸入端子電連接，數據采集處理裝置的信號輸出端子電連接有能夠控制雙速電動機高低速工作狀態的繼電接觸器自控裝置，數據采集處理裝置上安裝有數據傳輸裝置。2.根據權利要求1所述的智能雙速采油控制裝置，其特征在于數據采集處理裝置包括殼體、模數轉換模塊、中央處理器和數模轉換模塊；電流互感器、電壓互感器、位置傳感器和壓力傳感器的信號輸出端分別與模數轉換模塊的輸入端子電連接，模數轉換模塊的輸出端子與中央處理器的信號輸入端電連接，中央處理器的信號輸出端與數模轉換模塊的輸入端子電連接。3.根據權利要求1或2所述的智能雙速采油控制裝置，其特征在于繼電接觸器自控裝置包括能夠固定安裝在抽油機配電箱內的高速自控繼電接觸器和低速自控繼電接觸器，高速自控繼電接觸器包括高速自控接觸器線圈和能夠因高速自控接觸器線圈通電而閉合的高速自控接觸器常開觸點，低速自控繼電接觸器包括低速自控接觸器線圈和能夠因低速自控接觸器線圈通電而閉合的低速自控接觸器常開觸點；高速自控接觸器線圈電連接在數模轉換模塊的第一輸出端上，低速自控接觸器線圈電連接在數模轉換模塊的第二輸出端上；雙速電動機的控制電路包括繼電接觸器高速控制電路和繼電接觸器低速控制電路，在繼電接觸器高速控制電路中的高速控制繼電器線圈的一端電串接有高速自控接觸器常開觸點，在繼電接觸器低速控制電路中的低速控制繼電器線圈的一端電串接有低速自控接觸器常開觸點。4.根據權利要求1或2所述的智能雙速采油控制裝置，其特征在于數據傳輸裝置包括傳輸模塊、有線通訊模塊、有線輸出接口、無線通訊模塊和遠程通訊天線；傳輸模塊、有線通訊模塊和無線通訊模塊安裝在數據傳輸裝置的殼體內部，有線輸出接口和遠程通訊天線安裝在殼體上，傳輸模塊的輸入端與中央處理器的通信端電連接，傳輸模塊的輸出端電連接有有線通訊模塊和無線通訊模塊，有線通訊模塊的信號輸出端與有線輸出接口電連接，無線通訊模塊的信號輸出端與遠程通訊天線電連接并能夠發射遠程無線數據信號。5.根據權利要求3所述的智能雙速采油控制裝置，其特征在于數據傳輸裝置包括傳輸模塊、有線通訊模塊、有線輸出接口、無線通訊模塊和遠程通訊天線；傳輸模塊、有線通訊模塊和無線通訊模塊安裝在數據傳輸裝置的殼體內部，有線輸出接口和遠程通訊天線安裝在殼體上，傳輸模塊的輸入端與中央處理器的通信端電連接，傳輸模塊的輸出端電連接有有線通訊模塊和無線通訊模塊，有線通訊模塊的信號輸出端與有線輸出接口電連接，無線通訊模塊的信號輸出端與遠程通訊天線電連接并能夠發射遠程無線數據信號。6.根據權利要求4所述的智能雙速采油控制裝置，其特征在于有線輸出接口通過數據線纜電連接有計算機或數據記錄儀。7.根據權利要求5所述的智能雙速采油控制裝置，其特征在于有線輸出接口通過數據線纜電連接有計算機或數據記錄儀。8.根據權利要求1或2所述的智能雙速采油控制裝置，其特征在于電流互感器包括A相電流互感器、B相電流互感器和C相電流互感器，A相電流互感器、B相電流互感器和C相電流互感器的一次線圈分別套裝在雙速電動機的A相電源線、B相電源線和C相電源線上，A相電流互感器、B相電流互感器和C相電流互感器的二次線圈的接線端子分別與數據采集處理裝置的信號輸入端子電連接；電壓互感器包括A相電壓互感器、B相電壓互感器和C相電壓互感器，A相電壓互感器、B相電壓互感器和C相電壓互感器的一次線圈的接線端子分別與雙速電動機的A相電源線、B相電源線和C相電源線電連接，A相電壓互感器、B相電壓互感器和C相電壓互感器的二次線圈的接線端子分別與數據采集處理裝置的信號輸入端子電連接。9.根據權利要求3所述的智能雙速采油控制裝置，其特征在于電流互感器包括A相電流互感器、B相電流互感器和C相電流互感器，A相電流互感器、B相電流互感器和C相電流互感器的一次線圈分別套裝在雙速電動機的A相電源線、B相電源線和C相電源線上，A相電流互感器、B相電流互感器和C相電流互感器的二次線圈的接線端子分別與數據采集處理裝置的信號輸入端子電連接；電壓互感器包括A相電壓互感器、B相電壓互感器和C相電壓互感器，A相電壓互感器、B相電壓互感器和C相電壓互感器的一次線圈的接線端子分別與雙速電動機的A相電源線、B相電源線和C相電源線電連接，A相電壓互感器、B相電壓互感器和C相電壓互感器的二次線圈的接線端子分別與數據采集處理裝置的信號輸入端子電連接。10.根據權利要求4所述的智能雙速采油控制裝置，其特征在于電流互感器包括A相電流互感器、B相電流互感器和C相電流互感器，A相電流互感器、B相電流互感器和C相電流互感器的一次線圈分別套裝在雙速電動機的A相電源線、B相電源線和C相電源線上，A相電流互感器、B相電流互感器和C相電流互感器的二次線圈的接線端子分別與數據采集處理裝置的信號輸入端子電連接；電壓互感器包括A相電壓互感器、B相電壓互感器和C相電壓互感器，A相電壓互感器、B相電壓互感器和C相電壓互感器的一次線圈的接線端子分別與雙速電動機的A相電源線、B相電源線和C相電源線電連接，A相電壓互感器、B相電壓互感器和C相電壓互感器的二次線圈的接線端子分別與數據采集處理裝置的信號輸入端子電連接。11.根據權利要求5所述的智能雙速采油控制裝置，其特征在于電流互感器包括A相電流互感器、B相電流互感器和C相電流互感器，A相電流互感器、B相電流互感器和C相電流互感器的一次線圈分別套裝在雙速電動機的A相電源線、B相電源線和C相電源線上，A相電流互感器、B相電流互感器和C相電流互感器的二次線圈的接線端子分別與數據采集處理裝置的信號輸入端子電連接；電壓互感器包括A相電壓互感器、B相電壓互感器和C相電壓互感器，A相電壓互感器、B相電壓互感器和C相電壓互感器的一次線圈的接線端子分別與雙速電動機的A相電源線、B相電源線和C相電源線電連接，A相電壓互感器、B相電壓互感器和C相電壓互感器的二次線圈的接線端子分別與數據采集處理裝置的信號輸入端子電連接。12.根據權利要求6所述的智能雙速采油控制裝置，其特征在于電流互感器包括A相電流互感器、B相電流互感器和C相電流互感器，A相電流互感器、B相電流互感器和C相電流互感器的一次線圈分別套裝在雙速電動機的A相電源線、B相電源線和C相電源線上，A相電流互感器、B相電流互感器和C相電流互感器的二次線圈的接線端子分別與數據采集處理裝置的信號輸入端子電連接；電壓互感器包括A相電壓互感器、B相電壓互感器和C相電壓互感器，A相電壓互感器、B相電壓互感器和C相電壓互感器的一次線圈的接線端子分別與雙速電動機的A相電源線、B相電源線和C相電源線電連接，A相電壓互感器、B相電壓互感...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張漢，來現利，鮑鐘峻，
申請(專利權)人：克拉瑪依市博瑞科技發展有限公司，克拉瑪依中興石油科技有限公司，
類型：發明
國別省市：新疆;65