專利名稱：基于直流注入思想的潛油電機(jī)無傳感器溫度在線監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工作于地下2km-3km油井中潛油電機(jī)的無傳感器溫度測量技術(shù)。
背景技術(shù)：
潛油電機(jī)無傳感器溫度監(jiān)測裝置可滿足各大油田開采后期，由于深度采油帶來的 高溫、高壓負(fù)面效應(yīng)對(duì)潛油電機(jī)工作狀態(tài)的影響，克服現(xiàn)有潛油電機(jī)測溫裝置成本過高或 性能受限的不足，實(shí)時(shí)監(jiān)測地下2km-3km油井中潛油電機(jī)的溫度，保證潛油電泵機(jī)組運(yùn)行 在良好的工況下，顯著降低油井的檢泵周期，大幅度提高油田的工作效率，帶來顯著的經(jīng)濟(jì) 效益。為獲取潛油電機(jī)溫度信息，最直接的方法是在電機(jī)上安裝溫度傳感器，但由于油 井獨(dú)特的高溫高壓特點(diǎn)，溫度傳感器的安裝、信號(hào)傳遞等問題均制約著其在油井中的應(yīng)用。 進(jìn)口的多元測試儀因其成本限制難以普及，現(xiàn)有的潛油電機(jī)測溫裝置使用條件又受到諸多 限制，因此根據(jù)在地面上易于測量潛油電機(jī)定子電壓、電流信號(hào)進(jìn)行無傳感器溫度監(jiān)測。電機(jī)無傳感器參數(shù)測量的主要思想在于電機(jī)參數(shù)信號(hào)的獲取是通過對(duì)電機(jī)電壓、 電流信號(hào)的檢測以及相應(yīng)計(jì)算來實(shí)現(xiàn)的。目前國內(nèi)外關(guān)于無傳感器電機(jī)參數(shù)檢測方法主要 有動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速估計(jì)器參考自適應(yīng)法、PI調(diào)節(jié)器自適應(yīng)法、擴(kuò)展卡爾曼濾波算法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 的自適應(yīng)轉(zhuǎn)速辯識(shí)方法及高頻注入法等。但上述方法多限于地面工作電機(jī)的參數(shù)監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在現(xiàn)有的潛油電機(jī)無傳感器溫度監(jiān)測裝置的基礎(chǔ)上為了進(jìn)一步解決 2km-3km油井中潛油電機(jī)的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測的問題，而提出了基于直流注入思想的潛油電機(jī) 無傳感器溫度在線監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法。本發(fā)明的基于直流注入思想的潛油電機(jī)無傳感器溫度在線監(jiān)測裝置包括采樣電 阻Rrart、場效晶體管M0SFET、場效晶體管驅(qū)動(dòng)器、采樣電阻電壓互感器PT1、潛油電機(jī)定子相 電流互感器CT、信號(hào)調(diào)理電路和控制電路；在三相電源與電機(jī)連線中一相上串聯(lián)有采樣電 阻Rext，并且采樣電阻Rext的兩端并聯(lián)有采樣電阻電壓互感器PTl和場效晶體管M0SFET， 所述的三相電源與電機(jī)連線中一相上還設(shè)置有電流互感器CT，電流互感器CT的電流信號(hào) 輸出端和采樣電阻電壓互感器PTl的電壓信號(hào)輸出端分別連接信號(hào)調(diào)理電路的電流信號(hào) 輸入端和電壓信號(hào)輸入端，信號(hào)調(diào)理電路的調(diào)理信號(hào)輸出端連接控制電路的調(diào)理信號(hào)輸入 端，控制電路的場效晶體管MOSFET信號(hào)輸出端連接場效晶體管驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)輸入端， 場效晶體管驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)輸出端連接場效晶體管MOSFET的受控端。本發(fā)明的基于直流注入思想的潛油電機(jī)無傳感器溫度在線監(jiān)測方法為控制電路 通過場效晶體管驅(qū)動(dòng)器控制場效晶體管MOSFET的開關(guān)，并實(shí)時(shí)通過潛油電機(jī)定子相電流 互感器CT和采樣電阻電壓互感器PTl采集定子相電流和采樣電阻Rext兩端電壓通過信號(hào) 調(diào)理電路發(fā)送回控制電路，控制電路再用傅立葉公式計(jì)算出它們的直流分量Ias.d。和Vsw.d。；然后控制電路根據(jù)得到的直流分量Ias. d。和Vsw. d。計(jì)算電機(jī)定子溫度
權(quán)利要求
1.基于直流注入思想的潛油電機(jī)無傳感器溫度在線監(jiān)測裝置，其特征在于它包括采樣 電阻Rext、場效晶體管M0SFET、場效晶體管驅(qū)動(dòng)器(1)、采樣電阻電壓互感器PT1、潛油電機(jī) 定子相電流互感器CT、信號(hào)調(diào)理電路⑵和控制電路(3)；在三相電源與電機(jī)連線中一相上 串聯(lián)有采樣電阻Rext,并且采樣電阻Rext的兩端并聯(lián)有采樣電阻電壓互感器PTl和場效晶體 管M0SFET，所述的三相電源與電機(jī)連線中一相上還設(shè)置有電流互感器CT，電流互感器CT的 電流信號(hào)輸出端和采樣電阻電壓互感器PTl的電壓信號(hào)輸出端分別連接信號(hào)調(diào)理電路(2) 的電流信號(hào)輸入端和電壓信號(hào)輸入端，信號(hào)調(diào)理電路O)的調(diào)理信號(hào)輸出端連接控制電路 (3)的調(diào)理信號(hào)輸入端，控制電路(3)的場效晶體管MOSFET信號(hào)輸出端連接場效晶體管 驅(qū)動(dòng)器(1)的控制信號(hào)輸入端，場效晶體管驅(qū)動(dòng)器(1)的控制信號(hào)輸出端連接場效晶體管 MOSFET的受控端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于直流注入思想的潛油電機(jī)無傳感器溫度在線監(jiān)測裝置， 其特征在于還包括電機(jī)輸入電壓互感器PT2，電機(jī)輸入電壓互感器PT2串聯(lián)在所述的三相 電源與電機(jī)連線中一相的電機(jī)輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于直流注入思想的潛油電機(jī)無傳感器溫度在線監(jiān)測裝 置，其特征在于還包括液晶顯示電路(5)，控制電路(3)的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端連接液晶顯示電 路(5)的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于直流注入思想的潛油電機(jī)無傳感器溫度在線監(jiān)測裝置， 其特征在于還包括熱敏電阻R和惠斯登電橋，熱敏電阻R設(shè)置在電機(jī)定子中，熱敏電阻 R的輸出端連接惠斯登電橋⑷的輸入端，惠斯登電橋⑷的輸出端連接控制電路⑶的差 壓信號(hào)輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的基于直流注入思想的潛油電機(jī)無傳感器溫度在線監(jiān)測裝 置，其特征在于還包括第一繼電器kl、第二繼電器k2和電機(jī)電阻升溫在線測試儀6，控制電 路(3)的第一繼電器控制信號(hào)輸出端連接第一繼電器kl的電磁線圈，第一繼電器kl的常 開觸點(diǎn)與第二繼電器k2的供電電源閉觸點(diǎn)串聯(lián)后與第二繼電器k2的供電電源常開觸點(diǎn)并 聯(lián)，第二繼電器k2的供電電源常開觸點(diǎn)再與第二繼電器k2的電磁線圈串聯(lián)在電源上，第二 繼電器k2的被控常開觸點(diǎn)設(shè)置在三相電源與電機(jī)電阻升溫在線測試儀(6)連線上，第二繼 電器k2的被控常閉觸點(diǎn)設(shè)置在三相電源與電機(jī)連線上，電機(jī)電阻升溫在線測試儀(6)的控 制信號(hào)輸出端連接工控機(jī)系統(tǒng)7的第一輸入端，工控機(jī)系統(tǒng)7的第二輸入端連接控制電路 (3)的控制信號(hào)輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于直流注入思想的潛油電機(jī)無傳感器溫度在線監(jiān)測裝置， 其特征在于控制電路C3)為選用TMS320LFM07型DSP。
7.基于直流注入思想的潛油電機(jī)無傳感器溫度在線監(jiān)測方法，其特征在于它具體步驟 如下控制電路(3)通過場效晶體管驅(qū)動(dòng)器(1)控制場效晶體管MOSFET的開關(guān)，并實(shí)時(shí)通 過潛油電機(jī)定子相電流互感器CT和采樣電阻電壓互感器PTl采集定子相電流和采樣電阻 Rext兩端電壓通過信號(hào)調(diào)理電路⑵發(fā)送回控制電路(3)，控制電路(3)再用傅立葉公式計(jì) 算出它們的直流分量Ias.d。和Vsw.d。；然后控制電路⑶根據(jù)得到的直流分量Ias.d。和Vsw.d。計(jì) 算電機(jī)定子溫度Ts =Ts0+(Rs-RJ ZaRs0式中，Ts0為基準(zhǔn)溫度，Rs0為基準(zhǔn)溫度對(duì)應(yīng)的阻值，α為溫度系數(shù)，Rs為估計(jì)的定子電 阻，h為估計(jì)的定子溫度，即為最終得到的監(jiān)測溫度。
全文摘要
基于直流注入思想的潛油電機(jī)無傳感器溫度在線監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法。它涉及無傳感器溫度測量技術(shù)?，F(xiàn)有的潛油電機(jī)無傳感器溫度監(jiān)測裝置的基礎(chǔ)上為了進(jìn)一步解決2km-3km油井中潛油電機(jī)的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測的問題。在三相電源與電機(jī)連線中一相上串聯(lián)有采樣電阻，采樣電阻并聯(lián)采樣電阻電壓互感器和場效晶體管，所述的三相電源與電機(jī)連線中一相上有電流互感器；控制電路通過場效晶體管驅(qū)動(dòng)器控制場效晶體管的開關(guān)，并實(shí)時(shí)通過電流互感器和采樣電阻電壓互感器采集定子相電流和采樣電阻電壓通過信號(hào)調(diào)理電路發(fā)送回控制電路，控制電路計(jì)算直流分量Ias.dc和Vsw.dc；然后計(jì)算電機(jī)定子溫度為最終得到的監(jiān)測溫度。本發(fā)明為應(yīng)用在潛油電機(jī)實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測中的無傳感器監(jiān)測技術(shù)。
文檔編號(hào)G01K7/22GK102052974SQ201010549429
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者任翔, 呂琳琳, 夏禹, 張鳳娜, 徐殿國, 李臨春, 王立國, 郝宏海 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)