一種潛油電泵控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種潛油電泵控制裝置，屬于石油開采設(shè)備潛油電泵自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著油田開發(fā)進(jìn)入高含水期，潛油電泵采油工藝以其優(yōu)越的強(qiáng)采能力和排量大的特點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用，已成為僅次于抽油機(jī)的第二大機(jī)械采油設(shè)備。潛油電泵機(jī)組工作在井下，運(yùn)行時(shí)承受高壓、大電流的重負(fù)荷。如果出現(xiàn)供電電流不平衡、相間短路等現(xiàn)象，將會造成三相電流不平衡等故障；如果出現(xiàn)運(yùn)行負(fù)荷過高、卡泵、缺相等現(xiàn)象，將會造成過載故障；如果出現(xiàn)井下供液不足、氣塞或泵軸斷脫等現(xiàn)象，將會造成欠載故障。出現(xiàn)上述故障時(shí)，如果不對其進(jìn)行可靠的停機(jī)保護(hù)，輕則燒壞電機(jī)，重則造成機(jī)組落井，產(chǎn)生高昂的作業(yè)費(fèi)用。目前，潛油電泵一般采用傳統(tǒng)的潛油電泵保護(hù)儀進(jìn)行保護(hù)控制，實(shí)現(xiàn)對潛油電機(jī)運(yùn)行中的出現(xiàn)的過載、欠載、三相不平衡等故障進(jìn)行停機(jī)保護(hù)和欠載停機(jī)后延時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)等自動(dòng)控制功能?，F(xiàn)有的潛油電泵保護(hù)儀采用的是繼電接觸器控制電路，存在以下缺陷:(1)使用較多的接觸器和繼電器等有觸點(diǎn)電子元器件，硬件接線復(fù)雜，故障率高，可靠性差；(2) —旦控制功能發(fā)生變化，就必須重新設(shè)計(jì)電路并重新布線，通用性、靈活性和擴(kuò)展性較差；(3)工作電流是反映潛油電泵生產(chǎn)工作狀況的最直接和最主要的信息載體，傳統(tǒng)潛油電泵保護(hù)儀不具備電流記錄功能，工作電流的記錄需要另外配置筆式坐標(biāo)紙電流記錄儀且記錄周期短。技術(shù)人員憑經(jīng)驗(yàn)對電流卡片分析判斷潛油電泵運(yùn)行工況，效率低，準(zhǔn)確性差。(4)人機(jī)界面信息量少，操作復(fù)雜?？删幊炭刂破魇菍樵诠I(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一類控制器，用于執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程，在自動(dòng)控制領(lǐng)域有著極為廣泛的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是為了克服傳統(tǒng)潛油電泵保護(hù)儀所存在的硬件接線復(fù)雜，故障率高，擴(kuò)展性較差，工作電流的記錄需要配置電流記錄儀，人機(jī)界面不友好等缺陷，進(jìn)而提供一種潛油電泵控制裝置。
[0004]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]本實(shí)用新型由電壓傳感器、電流傳感器、觸摸屏、變頻器和可編程控制器組成，其中可編程控制器包括模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、CPU模塊和存儲卡，電壓傳感器、電流傳感器分別與可編程控制器的模擬量輸入模塊連接，模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、存儲卡和觸摸屏分別和CPU模塊連接，變頻器分別與模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊連接，并通過動(dòng)力電纜與潛油電泵連接。
[0006]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型以可編程控制器為控制核心，可以完全替代傳統(tǒng)潛油電泵控制器與電流記錄儀相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)潛油電泵運(yùn)行所需的全部控制保護(hù)功能，并將運(yùn)行電流數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄在可編程控制器的存儲卡中；裝置構(gòu)成靈活，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高；升級擴(kuò)展方便，控制方案改變可在線修改程序而不改動(dòng)硬件接線，預(yù)留有RS485通訊接口與模擬量輸入通道，易于實(shí)現(xiàn)其他參數(shù)的監(jiān)測和油井遠(yuǎn)程監(jiān)控；以觸摸屏作為人機(jī)界面，操作界面更加簡單、豐富和美觀，可擴(kuò)展、可維護(hù)等性能顯著增強(qiáng)。
【附圖說明】
[0007]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2是本實(shí)用新型的程序流程圖。
[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。
【具體實(shí)施方式】
[0010]如附圖1所示，本實(shí)用新型由電壓傳感器1、電流傳感器2、觸摸屏7、變頻器8和可編程控制器組成，其中可編程控制器包括模擬量輸入模塊3、模擬量輸出模塊4、CPU模塊5和存儲卡6，電壓傳感器1、電流傳感器2分別與可編程控制器的模擬量輸入模塊3連接，模擬量輸入模塊3、模擬量輸出模塊4、存儲卡5和觸摸屏7分別和CPU模塊5連接，變頻器8分別與模擬量輸入模塊3、模擬量輸出模塊4以及潛油電泵連接。
[0011]所述電壓傳感器I由三相電壓互感器與三相電壓變送器連接而成，其中三相電壓互感器輸入端通過高壓線與動(dòng)力電纜連接，其輸出端通過信號線與三相電壓變送器的輸入端連接，三相電壓變送器的輸出端通過信號線與模擬量輸入模塊3的輸入通道連接。
[0012]所述電流傳感器2由三相電流互感器與三相電流變送器連接而成，其中三相電流互感器輸入端與動(dòng)力電纜連接，其輸出端通過信號線與三相電流變送器的輸入端連接，三相電流變送器的輸出端通過信號線與模擬量輸入模塊3的輸入通道連接。
[0013]所述模擬量輸入模塊3選擇西門子EM231模擬量輸入模塊，具有八路輸入通道，可以完成八路模擬量信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，其中三路輸入通道分別用信號線與三相電壓變送器的輸出端連接，接收三路0-5V的直流電壓信號并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，完成對三相電壓的檢測。三路輸入通道分別用信號線與三相電流變送器的輸出端連接，接收三路0-5V的直流電壓信號并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，完成對三相運(yùn)行電流的檢測。一路輸入通道用信號線與變頻器8的輸出端子連接，接收變頻器8輸出的0-10V的直流電壓信號并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，完成對變頻器8運(yùn)行頻率的檢測。模擬量輸入模塊3通過數(shù)據(jù)線與CPU模塊5連接，將轉(zhuǎn)換后的三相運(yùn)行電壓、三相運(yùn)行電流及運(yùn)行頻率等數(shù)字信號通過數(shù)據(jù)線傳送給(PU模塊5。
[0014]所述模擬量輸出模塊4選擇西門子EM232模擬量輸出模塊，具有兩路輸出通道，可以完成兩路數(shù)字信號到模擬量信號的轉(zhuǎn)換，模擬量輸出模塊4通過數(shù)據(jù)線與CPU模塊5連接，接收CPU模塊5輸出的設(shè)定頻率的數(shù)字信號，將其轉(zhuǎn)換為0-10V的直流電壓信號；其中一路輸出通道通過信號線與變頻器8的輸入端連接，將直流電壓信號輸入到變頻器8的輸入端，完成對變頻器8運(yùn)行頻率的設(shè)定。
[0015]所述CPU模塊5選擇西門子S7-200 224XP型號CPU，其上集成有兩個(gè)RS485通信接口、一個(gè)存儲卡槽、十四個(gè)輸入端與十個(gè)輸出端。CPU模塊5通過RS485通信接口與觸摸屏7連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸；通過存儲卡槽安裝存儲卡6，將數(shù)據(jù)記錄在存儲卡中；通過數(shù)字量輸入端子用信號線與開關(guān)連接，接收啟動(dòng)/停止、手動(dòng)/自動(dòng)、工頻/變頻等數(shù)字量信號；通過數(shù)字量輸出端子用信號線與潛油電泵驅(qū)動(dòng)電路連接，對其啟停進(jìn)行控制；通過數(shù)據(jù)線與模擬量輸入模塊3及模擬量輸出模塊4連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。
[0016]所述存儲卡6選擇容量為256KB的西門子存儲卡，安裝在CPU模塊5上的卡槽內(nèi)。
[0017]所述觸摸屏7選擇西門子MP277多功能面板，通過RS485通信接口與CPU模塊5連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。觸摸屏7人機(jī)界面可以根據(jù)需要進(jìn)行人為組態(tài)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控潛油電泵運(yùn)行狀態(tài)，顯示潛油電泵運(yùn)行參數(shù)及運(yùn)行曲線圖，設(shè)定參數(shù)，故障報(bào)警與查詢等。
[0018]所述變頻器8通過信號線分別與模擬量輸入模塊3及模擬量輸出模塊4連接，接收模擬量輸出模塊4設(shè)定頻率的模擬信號，并將運(yùn)行頻率信號傳送給CPU模塊5。變頻器8通過動(dòng)力電纜與潛油電泵連接，將電源頻率轉(zhuǎn)換成設(shè)定的頻率，并驅(qū)動(dòng)潛油電泵按照設(shè)定的頻率運(yùn)行。
[0019]如附圖1和附圖2所示，首先通過觸摸屏7設(shè)定潛油電機(jī)的運(yùn)行頻率、過載電流值、欠載電流值、三相電流不平衡度值、自動(dòng)重啟時(shí)間，CPU模塊5通過RS485總線接收觸摸屏7上設(shè)定的數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)傳送指令將設(shè)定的運(yùn)行頻率通過數(shù)據(jù)線傳送到模擬量輸出模塊4，模擬量輸出模塊4將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為0-