一種潛油電泵模糊控制裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種潛油電泵模糊控制裝置，屬石油開采設(shè)備潛油電泵自動控制【技術(shù)領(lǐng)域】，由井下壓力監(jiān)測儀、人機(jī)界面、模糊控制器、變頻驅(qū)動單元及潛油電泵機(jī)組組成，其中井下壓力監(jiān)測儀包括井下壓力傳感器與地面二次儀表，模糊控制器包括模擬量輸入模塊、CPU模塊及模擬量輸出模塊，井下壓力監(jiān)測儀的井下壓力傳感器、地面二次儀表、模糊控制器的模擬量輸入模塊、CPU模塊、模擬量輸出模塊、變頻驅(qū)動單元和潛油電泵機(jī)組依次連接，模糊控制器的CPU模塊與人機(jī)界面連接。利用井下壓力監(jiān)測儀對井底壓力實(shí)時動態(tài)監(jiān)測，并采用模糊控制算法，根據(jù)井底壓力的變化對潛油電泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行智能調(diào)控，從而保證供米協(xié)調(diào)，提局潛油電栗系統(tǒng)效率。
【專利說明】一種潛油電泵模糊控制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種潛油電泵模糊控制裝置，屬于石油開采設(shè)備潛油電泵自動控制【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]潛油電泵井生產(chǎn)過程中，必須保證油井的生產(chǎn)能力和泵的排量相匹配。泵的排量由轉(zhuǎn)速決定，如果潛油電泵在工頻全壓下工作，則轉(zhuǎn)速不變，排量固定，一旦油井的供液能力發(fā)生變化，就會導(dǎo)致供采失調(diào)，輕則使泵偏離合理高效區(qū)，造成系統(tǒng)效率低下，能源浪費(fèi)嚴(yán)重，重則造成空抽、“死井”，為了解決這一問題，通常增加變頻裝置與井下壓力監(jiān)測儀，利用變頻器調(diào)整轉(zhuǎn)速，利用井下壓力監(jiān)測儀對井底壓力進(jìn)行監(jiān)測，其缺陷在于變頻器不具備自動調(diào)參功能，必須依賴人工根據(jù)井下壓力變化進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，實(shí)時性較差且存在較多的人為誤判。
[0003]模糊控制策略屬于智能控制的范疇，不依賴于被控對象的精確數(shù)學(xué)模型，適用于具有非線性、滯后性、強(qiáng)耦合的復(fù)雜控制對象。潛油電泵采油系統(tǒng)是一個非線性系統(tǒng)，受到井下溫度、壓力等多種不確定因素的影響，滯后性與耦合性強(qiáng)，非常適合采用模糊控制策略對其進(jìn)行控制，保證其良好運(yùn)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的潛油電泵參數(shù)調(diào)整依賴人工，實(shí)時性較差且存在較多人為誤判等缺陷，進(jìn)而提供一種潛油電泵模糊控制裝置。
[0005]本實(shí)用新型由井下壓力監(jiān)測儀、人機(jī)界面、模糊控制器、變頻驅(qū)動單元及潛油電泵機(jī)組組成，其中井下壓力監(jiān)測儀包括井下壓力傳感器與地面二次儀表，模糊控制器包括模擬量輸入模塊、CPU模塊及模擬量輸出模塊，井下壓力監(jiān)測儀的井下壓力傳感器、地面二次儀表、模糊控制器的模擬量輸入模塊、CPU模塊、模擬量輸出模塊、變頻驅(qū)動單元和潛油電泵機(jī)組依次連接，模糊控制器的CPU模塊與人機(jī)界面連接。
[0006]本實(shí)用新型的有益效果是：利用井下壓力監(jiān)測儀對井底壓力實(shí)時動態(tài)監(jiān)測，及時掌握油井生產(chǎn)動態(tài)；以可編程控制器實(shí)現(xiàn)的模糊控制器為核心，采用模糊控制算法，根據(jù)井底壓力的變化對潛油電泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行智能調(diào)控，從而保證供采協(xié)調(diào)，提高潛油電泵系統(tǒng)效率，避免潛油電泵頻繁啟停以及空抽，“死井”現(xiàn)象的發(fā)生。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)組成示意圖；
[0008]圖2為本實(shí)用新型的模糊控制原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0010]如附圖I所示，本實(shí)用新型由井下壓力監(jiān)測儀、人機(jī)界面3、模糊控制器、變頻驅(qū)動單元7及潛油電泵機(jī)組8組成，其中井下壓力監(jiān)測儀包括井下壓力傳感器I與地面二次儀表2，模糊控制器包括模擬量輸入模塊4、CPU模塊5及模擬量輸出模塊6，井下壓力監(jiān)測儀的井下壓力傳感器I、地面二次儀表2、模糊控制器的模擬量輸入模塊4、CPU模塊5、模擬量輸出模塊6、變頻驅(qū)動單元7和潛油電泵機(jī)組8依次連接，模糊控制器的CPU模塊5與人機(jī)界面3連接。
[0011]所述的人機(jī)界面3選擇西門子MP277觸摸屏，通過RS485通信接口與模糊控制器的CPU模塊5連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)的雙向傳輸，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)壓力參數(shù)的設(shè)定以及井底壓力參數(shù)的顯
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[0012]所述的變頻驅(qū)動單元7選擇潛油電泵專用1140V中壓變頻器，通過動力電纜與潛油電泵機(jī)組8連接，接收模糊控制器的模擬量輸出模塊6傳送的運(yùn)行頻率信號改變運(yùn)行頻率，從而調(diào)整潛油電泵機(jī)組8的轉(zhuǎn)速。
[0013]所述的模擬量輸入模塊4選擇西門子EM231模擬量輸入模塊，具有八路輸入通道，可以實(shí)現(xiàn)八路模擬量信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，其中一路與井下壓力監(jiān)測儀的地面二次儀表2連接，完成井底壓力模擬量信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。
[0014]所述的CPU模塊5選擇西門子224XP型號CPU，通過RS485通信接口與人機(jī)界面3連接，其上集成有24V電源，分別與可編程控制器的模擬量輸入模塊4及可編程控制器的模擬量輸出模塊6連接并給兩者供電。
[0015]所述的模擬量輸出模塊6選擇西門子EM232模擬量輸出模塊，具有兩路輸出通道，可以實(shí)現(xiàn)兩路數(shù)字信號到模擬量信號的轉(zhuǎn)換，其中一路與變頻驅(qū)動單元7連接，完成運(yùn)行頻率數(shù)字信號到模擬量信號的轉(zhuǎn)換。
[0016]如附圖I和附圖2所示，首先通過人機(jī)界面3設(shè)定潛油電泵井的目標(biāo)壓力，模糊控制器的CPU模塊5通過RS485總線接收人機(jī)界面3設(shè)定的數(shù)據(jù)；井下壓力監(jiān)測儀的井下壓力傳感器I將采集到的實(shí)時井底壓力信號通過動力電纜傳送到地面二次儀表2，地面二次儀表2將實(shí)時井底壓力信號轉(zhuǎn)換成模擬信號傳送到模糊控制器的模擬量輸入模塊4，模糊控制器的模擬量輸入模塊4將井底壓力模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳送到模糊控制器的CPU模塊5中，模糊控制器的CPU模塊5通過數(shù)據(jù)比較指令對設(shè)定目標(biāo)壓力與實(shí)時井底壓力是否相等進(jìn)行判別，若設(shè)定目標(biāo)壓力與實(shí)時井底壓力相等，則模糊控制器的CPU模塊5等待接收下一采樣周期的井底壓力信號；若設(shè)定目標(biāo)壓力與實(shí)時井底壓力不相等，則調(diào)用模糊控制器的CPU模塊5中存儲的模糊控制算法計算運(yùn)行頻率數(shù)字信號，并將運(yùn)行頻率數(shù)字信號傳送到模糊控制器的模擬量輸出模塊6，模糊控制器的模擬量輸出模塊6將運(yùn)行頻率數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為運(yùn)行頻率模擬信號并傳送到變頻驅(qū)動單元7，變頻驅(qū)動單元7將運(yùn)行頻率模擬信號轉(zhuǎn)化為對應(yīng)頻率的電源并傳送到潛油電泵機(jī)組8，改變潛油電泵機(jī)組8的運(yùn)行頻率，從而調(diào)整潛油電泵機(jī)組8的轉(zhuǎn)速，在下一采樣周期重復(fù)上述過程，從而對潛油電泵機(jī)組的轉(zhuǎn)速進(jìn)行智能調(diào)控，保證供采協(xié)調(diào)，提高潛油電泵系統(tǒng)效率。
【權(quán)利要求】
1.一種潛油電泵模糊控制裝置，由井下壓力監(jiān)測儀、人機(jī)界面（3)、模糊控制器、變頻驅(qū)動單元（7)及潛油電泵機(jī)組（8)組成，其中井下壓力監(jiān)測儀包括井下壓力傳感器（I)與地面二次儀表（2 )，模糊控制器包括模擬量輸入模塊（4 )、CPU模塊（5 )及模擬量輸出模塊（6 )，其特征是：井下壓力監(jiān)測儀的井下壓力傳感器（I)、地面二次儀表（2)、模糊控制器的模擬量輸入模塊（4)、CPU模塊（5 )、模擬量輸出模塊（6 )、變頻驅(qū)動單元（7 )和潛油電泵機(jī)組（8 )依次連接，模糊控制器的CPU模塊（5)與人機(jī)界面（3)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種潛油電泵模糊控制裝置，其特征是：所述的人機(jī)界面（3)通過通信接口與模糊控制器的CPU模塊（5 )連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種潛油電泵模糊控制裝置，其特征是：所述的變頻驅(qū)動單元（7)通過動力電纜與潛油電泵機(jī)組（8)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種潛油電泵模糊控制裝置，其特征是：所述的模擬量輸入模塊（4)與井下壓力監(jiān)測儀的地面二次儀表（2)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種潛油電泵模糊控制裝置，其特征是：所述的CPU模塊（5)通過通信接口與人機(jī)界面（3 )連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種潛油電泵模糊控制裝置，其特征是：所述的模擬量輸出模塊（6)與變頻驅(qū)動單元（7)連接。
【文檔編號】F04D15/00GK204025093SQ201420470934
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月20日
【發(fā)明者】田芳勇, 宋衍, 肖繼威, 劉衛(wèi)紅, 邱永發(fā), 茍亮 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院