專利名稱：抽油機(jī)載荷指示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種新型的固定于油田抽油機(jī)上的指示儀表。
有桿深井泵采油是目前機(jī)械采油方法中最主要的一種方法，而抽油機(jī)又是有桿深井泵采油的主要地面設(shè)備。抽油機(jī)懸點(diǎn)所承受的載荷是選擇抽油設(shè)備和分析設(shè)備工作狀況的重要參數(shù)。本實(shí)用新型抽油機(jī)載荷指示器就是固定安裝于抽油機(jī)上，用以指示抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷以及抽油機(jī)上下沖程中載荷的變化情況。
長期以來，抽油機(jī)上均未安裝能夠直接指示懸點(diǎn)載荷的儀表。油田采油部門都是利用示功的方法測試抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷。過去，大都采用機(jī)械式或液壓式示功儀器，如CY611水利動(dòng)力儀或SG2型示功儀(中國石油天然氣總公司第三儀表廠)。80年代初，石油部門從美國引進(jìn)一批電子示功儀，其測力器件為剛性矩型梁和電阻式應(yīng)變片構(gòu)成的力敏傳感器。目前國內(nèi)也有該種儀器的同類型產(chǎn)品如SG3電子示功儀(石油天然氣總公司第三儀表廠，航天部新陽儀器廠等)。這一類型的電子示功儀使用的力傳感器是活動(dòng)式的，既每次測試時(shí)必須停機(jī)，把傳感器安裝在抽油機(jī)懸點(diǎn)處，測試完畢再拆除下來。為了克服傳感器安裝過程中必須停機(jī)這一麻煩，華北油田管理局發(fā)展了一種固定式的載荷傳感器，測試時(shí)用電纜把傳感器和儀器聯(lián)接上即可工作，可實(shí)現(xiàn)不停機(jī)的測量。他們的儀器是把電子示功儀和便攜式計(jì)算機(jī)(HX－20)合為一體，構(gòu)成了抽油機(jī)診斷儀。
以上所述用于測量抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷的示功儀或診斷儀，不論是機(jī)械式的還是電子式的，價(jià)格都相當(dāng)昂貴，從1萬元到3萬元不等(進(jìn)口的更貴)，因而不可能在每一臺(tái)抽油機(jī)上安裝一臺(tái)示功儀，這就造成了我國油田的抽油機(jī)上沒有一個(gè)指示載荷儀表的落后局面。本發(fā)明的目的就是以低成本做一個(gè)指示抽油機(jī)載荷的儀表，固定安裝在抽油機(jī)上，可以在工作時(shí)隨時(shí)讀出抽油機(jī)的載荷情況，做到安全均衡地生產(chǎn)原油。用該抽油機(jī)載荷指示器來代替上述的測量抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷的示功儀或診斷儀，而價(jià)格遠(yuǎn)比它們便宜，因而可以普及安裝到油田中每一臺(tái)抽油機(jī)上。
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是1、采用固定式載荷傳感器。與活動(dòng)式傳感器不同，固定式傳感器外型設(shè)計(jì)為一圓環(huán)柱形，圓柱高為90mm，外徑為64mm，內(nèi)徑為29mm，允許穿過國內(nèi)最大直徑的抽油桿。固定傳感器固定在抽油機(jī)的懸繩器上。抽油機(jī)的載荷以壓力的形式作用在傳感器上。固定傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一筒式梁加電阻式應(yīng)變片?？紤]到該載荷指示器為電池供電式，為降低電源的消耗，設(shè)計(jì)電橋內(nèi)阻為2千歐姆。電阻式應(yīng)變片構(gòu)成的傳感器輸出較小，其輸出靈敏度即在單位橋壓下，滿負(fù)荷時(shí)輸出的毫伏數(shù)，一般小于2mv／V。但電阻式應(yīng)變片構(gòu)成的傳感器的優(yōu)點(diǎn)是線性好，性能穩(wěn)定，溫度特性好。由于抽油機(jī)工作環(huán)境為野外，露天，傳感器還設(shè)計(jì)為密封防水，外殼鍍鉻以防銹蝕。
2、設(shè)計(jì)高性能的儀器放大器。采用工作溫度范圍－55℃～＋100℃的運(yùn)放集成電路LM124，通過一些技術(shù)上的保障(如精選有關(guān)電阻等)使儀器放大器可以達(dá)到①放大倍數(shù)優(yōu)于300倍；②零點(diǎn)溫度漂移小于2×10－4／℃；③抗共模干擾能力強(qiáng)。
3、采用支圈式電壓表指示載荷大小。因?yàn)槌橛蜋C(jī)懸點(diǎn)載荷在一個(gè)沖程內(nèi)一直處于變化之中，在上沖程時(shí)有一個(gè)最大值而在下沖程時(shí)有一個(gè)最小值。采用動(dòng)圈式電表作指示表頭可以形象地指示載荷的變化范圍。另外動(dòng)圈式電表在溫度較低時(shí)仍能正常工作。這對(duì)儀器在冬季使用有特別意義。動(dòng)圈式電表價(jià)格較低也是它的一個(gè)明顯優(yōu)點(diǎn)。動(dòng)圈式儀表的缺點(diǎn)是與數(shù)字式電表相比精確度較差。但對(duì)抽油機(jī)載荷指示器本身而言，2.5％的精度已足夠使用，故動(dòng)圈式電表的這一缺點(diǎn)并不成為問題。
4、設(shè)計(jì)適應(yīng)于電池供電的穩(wěn)壓電源和負(fù)電壓產(chǎn)生電路。
5、所有的設(shè)計(jì)考慮了在保證性能的前提下盡量降低成本。整個(gè)儀器(不包括傳感器)的成本在100元之內(nèi)。
附圖
是詳細(xì)的工作原理圖。各器件間的聯(lián)接如圖所示。
以下結(jié)合附圖詳述其工作原理。
附圖中1是固定式載荷傳感器，2是動(dòng)圈式電壓表頭，3是電池電源。U1是運(yùn)算放大器LM124。載荷傳感器固定安裝于抽油機(jī)上，受力后輸出一微弱信號(hào)V1，經(jīng)LM124內(nèi)3個(gè)運(yùn)放組成的儀器放大器放大后，輸出到動(dòng)圈式電壓表2，由電壓表指示出相應(yīng)的載荷數(shù)。
由RWO、RW1、W1構(gòu)成一調(diào)零電路，調(diào)整W1使電壓表不受力時(shí)指示為零。
儀器放大器的放大倍數(shù)由反饋電阻RF確定，電路中R1＝R2＝R3＝R4＝R5＝R6＝R，放大倍數(shù)由公式 K＝2R／2F＋1 計(jì)算。生產(chǎn)工藝上RF由三只等阻值的固定電阻相串聯(lián)，并和二位的撥動(dòng)開關(guān)相配合，切換成三種不同的阻值，以滿足對(duì)150KN(千牛頓)，100KN，50KN三檔不同滿度值的測量。
與電壓表相串聯(lián)的W2用于調(diào)整儀器的靈敏度。
穩(wěn)壓電路由電池電源和三端穩(wěn)壓器78LO5構(gòu)成，負(fù)電壓產(chǎn)生器由集成電路7660構(gòu)成。
本抽油機(jī)載荷指示是應(yīng)勝利油田和江蘇油田的要求根據(jù)實(shí)際需要而設(shè)計(jì)的，并已在這兩油田的抽油機(jī)上進(jìn)行試用，可以穩(wěn)定清楚地觀察抽油機(jī)的載荷變化情況，效果良好。而價(jià)格則遠(yuǎn)低于同類型的示功儀或診斷儀。
權(quán)利要求1.一種固定于油田抽油機(jī)上用于指示載荷狀況的抽油機(jī)載荷指示器，由固定式載荷傳感器1、高性能的儀器放大器、穩(wěn)壓電路、負(fù)電壓產(chǎn)生器和載荷指示表頭2組成，其特征是固定式傳感器外形為一圓環(huán)柱形，圓柱高為90mm，外徑為64mm，內(nèi)徑為29mm，內(nèi)部電橋電阻為2千歐姆，固定在抽油機(jī)的懸繩器上。
2.由權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)載荷指示器，其特征是其中的儀器放大器由運(yùn)放集成電路LM124構(gòu)成。
3.由權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)載荷指示器，其特征是其中的穩(wěn)壓電路由電池和三端穩(wěn)壓器78LO5構(gòu)成。
4.由權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)載荷指示器，其特征是其中的負(fù)電壓產(chǎn)生器由集成電路7660構(gòu)成。
5.由權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)載荷指示器，其特征是其中的載荷指示表頭由動(dòng)圈式電壓表構(gòu)成。
6.由權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)載荷指示器，其特征是其中的固定式傳感器應(yīng)密封防水，外殼鍍鉻。
專利摘要一種新型的固定安裝于油田抽油機(jī)上，用于指示抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷及抽油機(jī)上下沖程中載荷變化情況的觀察儀表，由固定載荷傳感器，高性能儀表放大器和載荷指示表頭組成，示度清楚，觀測方便，不用拆卸，價(jià)格遠(yuǎn)低于同類型的示功儀或診斷儀。
文檔編號(hào)F04B51/00GK2102387SQ9121395
公開日1992年4月22日 申請(qǐng)日期1991年6月25日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月25日
發(fā)明者高 玉 申請(qǐng)人:南京師范大學(xué)