專利名稱:能調(diào)節(jié)沖次的抽油機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種促進(jìn)從油井采油產(chǎn)量的方法,具體地說是能自動(dòng)調(diào)節(jié)沖次的抽油機(jī)。
在實(shí)際生產(chǎn)過程中,采油井的供液能力隨時(shí)都有變化,需要對抽油機(jī)的沖次進(jìn)行及時(shí)而合理的調(diào)節(jié)。隨著調(diào)速電機(jī)和調(diào)頻電源的出現(xiàn),通過對抽油機(jī)電機(jī)的調(diào)速來調(diào)節(jié)抽油機(jī)沖次變得相對容易,并為抽油機(jī)人工調(diào)速提供了保證。但這種方法人為因素多,調(diào)速的依據(jù)并不十分可靠,且為間歇操作,需要液面沉沒度差異較大時(shí)才會(huì)發(fā)現(xiàn)而去調(diào)節(jié)沖次,不能在線對油井供液能力進(jìn)行監(jiān)測和控制。當(dāng)液面低于抽油泵時(shí),抽油機(jī)仍在運(yùn)轉(zhuǎn)就會(huì)磨損抽油泵,浪費(fèi)電力,增加生產(chǎn)成本。中國專利申請94104374“往復(fù)式升降裝置”提供一種活塞式抽油泵的抽油機(jī)用往復(fù)式升降裝置,裝有兩個(gè)調(diào)整和控制沖程的電磁離合器和一個(gè)用于調(diào)整沖次的電磁制動(dòng)器,但沒有詳述其沖次調(diào)節(jié)的機(jī)構(gòu)。又如中國專利申請91226159.5“一種數(shù)控運(yùn)行長行程抽油機(jī)”介紹了帶有傳感器和可編程序控制器以及帶有壓力的液箱,實(shí)現(xiàn)行程可控,活塞運(yùn)動(dòng)速度可控,可以滿足最佳位移和力關(guān)系的抽油機(jī);又如中國專利申請92200003.4“一種數(shù)控鏈輪石油抽油機(jī)”公開了一種由鏈輪往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)抽油活塞,應(yīng)用傳感器與可編程序控制器對電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)和轉(zhuǎn)向進(jìn)行控制,適應(yīng)了各種石油粘度、含水量且使抽油機(jī)運(yùn)行在最佳工作狀態(tài)。此二種方案裝置較復(fù)雜,加工不便,需對抽油機(jī)進(jìn)行一定的改造不易實(shí)現(xiàn),且沒有介紹具體的電路結(jié)構(gòu),所用編程器采用已有產(chǎn)品,存在電路設(shè)計(jì)針對性不佳及只能使用現(xiàn)有產(chǎn)品的部份性能,提高了造價(jià)。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單,能合理地調(diào)節(jié)抽油機(jī)沖次,提高產(chǎn)油量,其控制器簡單實(shí)用的在線的能調(diào)節(jié)沖次的抽油機(jī)。
本實(shí)用新型的目的以如下方法實(shí)現(xiàn),此種能調(diào)節(jié)沖次的抽油機(jī),由抽油桿、懸繩器、驢頭、游梁、支架、連桿機(jī)構(gòu)和調(diào)速電機(jī)組成,抽油桿經(jīng)懸繩器連接于驢頭,連桿機(jī)構(gòu)連接游梁和調(diào)速電機(jī),懸繩器或抽油桿上或驢頭的鋼絲上安有載荷傳感器,在懸繩器或抽油桿或驢頭或游梁或游梁與支架間或連桿機(jī)構(gòu)上安有位移或角位移傳感器,載荷傳感器和位移或角位移傳感器接入控制器中,控制器的輸出端與調(diào)速電機(jī)連接。
本實(shí)用新型還可以用如下方法來實(shí)現(xiàn),上述所說的控制器由線路板、裝在線路板上的主機(jī),電源、信號(hào)輸入接口、信號(hào)輸出接口和控制回路構(gòu)成。其中所設(shè)主機(jī)包括信號(hào)處理電路、采樣保持器與多路開關(guān)或多路開關(guān),A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器、程序存貯器、數(shù)據(jù)存貯器。載荷、位移信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理電路輸入采樣保持器與多路開關(guān)或多路開關(guān),再輸入A/D轉(zhuǎn)換器,A/D轉(zhuǎn)換器與微處理器相連。載荷、位移或角位移傳感器經(jīng)信號(hào)處理電路輸入二個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器,A/D轉(zhuǎn)換器再連接微處理器。其控制回路包括脈沖發(fā)生電路,信號(hào)轉(zhuǎn)換電路,其脈沖發(fā)生電路接在微處理器上,信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸出端與調(diào)速電機(jī)相連。
安于抽油機(jī)上的位移或角位移傳感器可使用電位器或加速度傳感器或編碼器。信號(hào)輸出接口為通訊接口和/或結(jié)果輸出接口和/或顯示器接口。結(jié)果輸出接口連接打印機(jī)或繪圖儀。信號(hào)輸入接口和信號(hào)輸出接口可以采用紅外或無線裝置,可將它們裝在面板上。A/D轉(zhuǎn)換器與微處理器或A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器與程序存貯器集成在一塊芯片上。線路板可裝在調(diào)速電機(jī)的控制箱內(nèi)。
本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)能調(diào)節(jié)沖次的抽油機(jī)只用載荷及位移或角位移二個(gè)傳感器與抽油機(jī)相連,結(jié)構(gòu)簡單。主機(jī)中微處理機(jī)將實(shí)際工作的示功圖與標(biāo)準(zhǔn)示功圖對照從而合理且自動(dòng)地調(diào)節(jié)抽油沖次,且可在線及時(shí)地控制,提高了采油率,更能避免因沖次調(diào)節(jié)不及時(shí)造成的井管磨損事故的發(fā)生。該自動(dòng)調(diào)節(jié)沖次的抽油機(jī)能隨時(shí)記錄和顯示抽油機(jī)工作情況并能遠(yuǎn)距離控制,大大方便了采油操作。本裝置使用可靠,維修簡便,利于推廣。
附圖的圖面說明如下
圖1為能調(diào)節(jié)沖次抽油機(jī)整體結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為本實(shí)用新型控制器的電路結(jié)構(gòu)框圖;圖3信號(hào)處理電路線圖;圖4為多路開關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換器電路線路圖;圖5為微處理器、程序存貯器電路圖;圖6為數(shù)據(jù)存貯器電路圖;圖7是脈沖發(fā)生電路及信號(hào)轉(zhuǎn)換電路線路圖;圖8、9是脈沖發(fā)生電路線路圖;
圖10為通訊接口線路圖;
圖11、12、13為本實(shí)用新型電源電路圖。
本實(shí)用新型電路圖中各主要元件型號(hào)如下表:
以下結(jié)合附圖對能調(diào)節(jié)沖次的抽油機(jī)做進(jìn)一步說明一般的抽油機(jī),都是由抽油桿11、懸繩器12、驢頭13、游梁14、支架15、連桿機(jī)構(gòu)16和調(diào)速電機(jī)17組成的,抽油桿11經(jīng)懸繩器12連接于驢頭13,連桿機(jī)構(gòu)16連接游梁14和調(diào)速電機(jī)17。只要能在懸繩器12上或在抽油桿11上或在驢頭13的鋼絲上安有載荷傳感器21,在懸繩器12或抽油桿11或驢頭13或游梁14或游梁14與支架15間或連桿機(jī)構(gòu)16上即隨抽油過程產(chǎn)生位移的位置上安有位移或角位移傳感器22,再連接有控制器,都適用于本實(shí)用新型,見
圖1。將載荷傳感器21和位移或角位移傳感器22接入控制器中,由控制器的輸出端控制調(diào)速電機(jī)17,達(dá)到調(diào)節(jié)沖次的目的,不用對油井設(shè)施進(jìn)行較大的改動(dòng),簡單易行。本方案主要是將傳感器得到的電信號(hào)在微處理器中轉(zhuǎn)變?yōu)槭竟π盘?hào),再與其中已有的標(biāo)準(zhǔn)的,經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的示功圖進(jìn)行比較,用偏差的信號(hào)調(diào)節(jié)調(diào)速電機(jī)17,從而達(dá)到調(diào)節(jié)沖次,使抽油機(jī)運(yùn)行在最佳狀態(tài)的目的。
微處理器是電路的中心,它的總體線路框圖參看圖2,它由線路板、裝在線路板上的主機(jī)電源24、信號(hào)輸入接口23、信號(hào)輸出接口25和控制回路構(gòu)成,其主機(jī)包括信號(hào)處理電路31、采樣保持器33與多路開關(guān)32或采樣保持器33和多路開關(guān)32、A/D轉(zhuǎn)換器34、微處理器35、程序存貯器36、數(shù)據(jù)存貯器37。線路板可安裝于抽油機(jī)的任選位置,如電機(jī)控制箱內(nèi)或單獨(dú)制成箱體。將信號(hào)輸入接口23和信號(hào)輸出接口25裝在面板上,便于操作,也可以裝在其它位置。
本方案線路運(yùn)行如下,所用載荷傳感器21連接于懸繩器12上,角位移傳感器2 2鉸接在游梁14上,并通過杠桿連鉸接于機(jī)箱里的電位器上。載荷傳感器21與角位移傳感器22信號(hào)經(jīng)過信號(hào)輸入接口23送入信號(hào)處理電路31,見圖3,并分別經(jīng)U7與U12放大并變成標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào)。放大電路經(jīng)IN0與IN1進(jìn)入多路開關(guān)32,見圖4,多路開關(guān)與A/D轉(zhuǎn)換器34制在同一芯片U4中。微處理器電路圖見圖5,微處理器35通過數(shù)據(jù)線D〖0:7〗和地址線A〖00:1 5〗、A01和A02以及WR和RD端口,控制A/D轉(zhuǎn)換器34及多路開關(guān)32,讀取數(shù)據(jù)并將測到示功圖進(jìn)行識(shí)別,判斷出正常、供液不足、抽空、斷桿等情況,根據(jù)不同情況產(chǎn)生相應(yīng)的控制脈沖,通過T-D及T-CK送到脈沖發(fā)生電路38的U21、U22、U18,并將脈沖連接到信號(hào)轉(zhuǎn)換器39的U20及U17,轉(zhuǎn)換出與控制脈沖相對應(yīng)的直流電壓,脈沖發(fā)生電路與信號(hào)處理器的電路圖見圖7,脈沖發(fā)生電路見圖8、9,此電壓信號(hào)經(jīng)U16處理,從J6輸出接到調(diào)速電機(jī)17,控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。此外,微處理器35還通過PSEN與程序存貯器36相連用于程序運(yùn)行,如圖5;通過WR和RD與數(shù)據(jù)存貯器37相連,用于數(shù)據(jù)存取,如圖6。微處理器35通過TXD和RXD接口與通訊接口26相連,通訊接口電路圖見
圖10,可以將測到的示功圖,產(chǎn)生控制等情況和數(shù)據(jù)送出,或經(jīng)過J5與外部設(shè)備相連,接收外來控制命令,實(shí)施遠(yuǎn)距控制調(diào)節(jié)沖次。線路設(shè)置時(shí),還可把A/D轉(zhuǎn)換器34與微處理器35或A/D轉(zhuǎn)換器34、微處理器與程序存貯器36集成在一塊芯片上,同樣,采樣保持器與多路開關(guān)和A/D可以集成在一個(gè)芯片上。上述電路中信號(hào)放大器有多種現(xiàn)有方案可供選擇;輸入和/或輸出接口還可選擇紅外或無線裝置;在面板上還可安裝鍵盤配合操作作業(yè)。本實(shí)用新型所用電源24見
圖11、12、13,屬于現(xiàn)有技術(shù)不再說明,也可以采用符合微處理器電路所需的其它電源電路。
權(quán)利要求1.一種能調(diào)節(jié)沖次的抽油機(jī),由抽油桿(11)、懸繩器(12)、驢頭(13)、游梁(14)、支架(15)、連桿機(jī)構(gòu)(16)和調(diào)速電機(jī)(17)組成,抽油桿(11)經(jīng)懸繩器(12)連接于驢頭(13),連桿機(jī)構(gòu)(16)連接游梁(14)和調(diào)速電機(jī)(17),其特征在于懸繩器(12)或抽油桿(11)上或驢頭(13)的鋼絲上安有載荷傳感器(21),在懸繩器(12)或抽油桿(11)或驢頭(13)或游梁(14)或游梁(14)與支架(15)間或連桿機(jī)構(gòu)(16)上安有位移或角位移傳感器(22),載荷傳感器(21)和位移或角位移傳感器(22)接入控制器中,控制器的輸出端與調(diào)速電機(jī)(17)連接。
2.如權(quán)利要求1所述之能調(diào)節(jié)沖次的抽油機(jī),其特征在于控制器由線路板、裝在線路板上的主機(jī),電源(24)、信號(hào)輸入接口(23)、信號(hào)輸出接口(25)和控制回路構(gòu)成,主機(jī)包括信號(hào)處理電路(31)、采樣保持器(33)與多路開關(guān)(32)或多路開關(guān)(32)、A/D轉(zhuǎn)換器(34)、微處理器(35)、程序存貯器(36)、數(shù)據(jù)存貯器(37);載荷、位移信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理電路(31)連接采樣保持器(33)與多路開關(guān)(32)或多路開關(guān)(32),再輸入A/D轉(zhuǎn)換器(34),A/D轉(zhuǎn)換器(34)與微處理器(35)相連;控制回路包括脈沖發(fā)生電路(38)、信號(hào)轉(zhuǎn)換器(39),脈沖發(fā)生電路(38)接在微處理器(35)上,信號(hào)轉(zhuǎn)換器(39)的輸出端與調(diào)速電機(jī)(17)相連。
3.如權(quán)利要求1所述之能調(diào)節(jié)沖次的抽油機(jī),其特征在于位移或角位移傳感器(22)為電位器或加速度傳感器或編碼器。
4.如權(quán)利要求1或2所述之能調(diào)節(jié)沖次的抽油機(jī),其特征在于載荷、位移信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理電路(31)與二個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器(34)相連,A/D轉(zhuǎn)換器再輸入微處理器(35)。
5.如權(quán)利要求1或2所述之能調(diào)節(jié)沖次的抽油機(jī),其特征在于信號(hào)輸出接口(25)為通訊接口(26)和/或結(jié)果輸出接口(27)和/或顯示器(28)接口。
6.如權(quán)利要求5所述之能調(diào)節(jié)沖次的抽油機(jī),其特征在于結(jié)果輸出接口(27)連接打印機(jī)或繪圖儀。
7.如權(quán)利要求1或2所述之能調(diào)節(jié)沖次的抽油機(jī),其特征在于信號(hào)輸入接口(23)和信號(hào)輸出接口(25)裝在面板上。
8.如權(quán)利要求1或2所述之能調(diào)節(jié)沖次的抽油機(jī),其特征在于信號(hào)輸入和/或輸出接口可以采用紅外或無線裝置。
9.如權(quán)利要求1或2所述之能調(diào)節(jié)沖次的抽油機(jī),其特征在于A/D轉(zhuǎn)換器(34)與微處理器(35)或A/D轉(zhuǎn)換器(34)、微處理器(35)與程序存貯器(36)集成在一塊芯片上。
10.如權(quán)利要求1或2所述之能調(diào)節(jié)沖次的抽油機(jī),其特征在于線路板裝在調(diào)速電機(jī)(17)的控制箱內(nèi)。
專利摘要本實(shí)用新型為一種能調(diào)節(jié)沖次的抽油機(jī),載荷傳感器置于抽油桿或懸繩上,位移或角位移傳感器安在抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)部分上,與控制器配用可即時(shí)調(diào)節(jié)抽油沖次,提高產(chǎn)量,并可避免事故的發(fā)生。系統(tǒng)針對本方案設(shè)計(jì),包括有主機(jī),電源、信號(hào)輸入、輸出接口和控制回路,經(jīng)過信號(hào)轉(zhuǎn)換直接控制調(diào)速電機(jī),功能齊全,線路簡單,設(shè)計(jì)合理,運(yùn)行可靠制造成本低,適于在油田推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)F04B47/00GK2334907SQ9820100
公開日1999年8月25日 申請日期1998年1月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月24日
發(fā)明者孫國峰, 孫太升 申請人:北京金時(shí)石油測試技術(shù)有限公司