專利名稱：便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及抽油機測試裝置，特別是涉及到一種便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置。
背景技術：
游梁式抽油機是原油生產的主要設備，占抽油機總量的90%以上，其設備成本和耗電量約占油田生產成本的比重非常大。根據油井工況調節(jié)抽油機平衡度，使其工作于平衡狀態(tài)，有非常重要的意義。一方面可延長抽油機、電動機的使用壽命，另一方面可節(jié)約大量的電能。研究資料表明，每臺不平衡的抽油機井從不平衡狀態(tài)調節(jié)到平衡狀態(tài)每小時可節(jié)約電量0. 3 I. 5kwh.目前我國約有50%的油井平衡指標度不合格，這些油井如果都能調整到平衡狀態(tài)，每年將節(jié)電5000萬千瓦時。因此，提高抽油機的平衡度的合格率對降低電耗是十分必要的。 當前，抽油機平衡度常規(guī)的判斷方法是電流法，即抽油機下行最大電流與上行最大電流的比值，若此值在0. 8 I. I之間，則認為抽油機平衡。實際上，使用電流法判斷抽油機的平衡度合格，有些情況下不能保證抽油機一定處于耗電最省的狀態(tài)，甚至是多耗電，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是1.某些嚴重不平衡的油井，其下沖程(或上沖程)測得的最大電流是發(fā)電電流，但鉗形電流表測得的這一最大電流因無法判斷相位而不能判斷其是發(fā)電電流還是輸入電流，在這種狀態(tài)下用電流法測試評價的平衡度數值是合格的，但實際上是嚴重的不平衡。2.電流法是一種粗略的估計方法，誤差較大，它沒有考慮電流在整個上下沖程的變化情況，更沒有考慮功率在上下沖程中的變化情況。在實際操作中，由于在上下沖程中電流峰值所占的時間幅度窄，以及抽油機這種交變載荷導致電流持續(xù)不斷變動等因素的影響，測試人員僅靠目測時值很難讀取準確的數值。3.電流法從理論和實際操作上都存在著很大的缺陷，準確性較差，存在假象平衡的問題。所以說電流如果不平衡，抽油機肯定不平衡，電流平衡了抽油機也不一定平衡。而要想真正看出抽油機的平衡情況，只有查看電功率曲線。另外由于近年來抽油機拖動裝置越來越多的采用變頻控制系統(tǒng)，致使開發(fā)同時適應工頻和變頻狀態(tài)測試的裝置成為必然。原有平衡調整平衡，并不是以抽油機系統(tǒng)能耗最低為前提，而抽油機在保證安全運行的前提下達到能耗最低才是真正調整平衡的目的。故此適應工頻和變頻測試，以能耗最低為前提，利用功率曲線法分析抽油機平衡并利用平均功率進行仿真是一種創(chuàng)新和必然需求，對抽油機節(jié)能和降低故障頻次發(fā)揮積極的作用。為此我們發(fā)明了一種新的便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置。
發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種性能穩(wěn)定，高效便捷的便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置。[0008]本實用新型的目的可通過如下技術措施來實現(xiàn)便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置，該便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置包括電流感應模塊、電壓隔離模塊、電流信號調整模塊、電壓信號調整模塊、AD采集模塊和中央處理器，該電流感應模塊采集抽油機的電流信號，并將采集到的該電流信號傳輸給該電流信號調整模塊，該電流信號調整模塊連接于該電流感應模塊，將該電流信號進行濾波和放大，并將經過該濾波和放大后的電流信號傳輸給該AD采集模塊，該電壓隔離模塊采集抽油機電機的電壓信號，將該電壓信號進行隔離和濾波，并將該隔離和濾波后的電壓信號傳輸給該電壓信號調整模塊，該電壓信號調整模塊連接于該電壓隔離模塊，放大其接收的該隔離和濾波后的電壓信號，并將該放大后的電壓信號傳輸給該AD采集模塊，該AD采集模塊連接于該電流信號調整模塊和該電壓信號調整模塊，將該濾波和放大后的電流信號以及該放大后的電壓信號轉換為數字信號，并將該數字信號傳輸給中央處理器，該中央處理器連接于該AD采集模塊，對該數字信號進行計算，計算出抽油機的電參數。本實用新型的目的還可通過如下技術措施來實現(xiàn)該便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置還包括大容量存儲模塊，該大容量存儲模 塊連接于該中央處理器，存儲該電參數的有效值信息。該大容量存儲模塊采用FAT16文件存儲系統(tǒng)，單次或者連續(xù)記錄或讀數據，通過USB鏈接電腦進行數據上傳分析。該便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置還包括液晶顯示模塊，該液晶顯示模塊連接于該中央處理器，顯示該電參數的有效值信息。該便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置還包括按鍵輸入模塊，該按鍵輸入模塊連接于該中央處理器，為操作人員進行按鍵輸入的界面。該電流感應模塊采用霍爾器件感應該電流信號，并采用恒流恒壓供電。該電壓隔離模塊采用霍爾電壓互感器采集抽油機電機的該電壓信號。該中央處理器與該AD采集模塊的接口為I2C總線，該I2C總線是由數據線SDA和時鐘SCL構成的串行總線，最高傳送速率為100kbps。本實用新型中的便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置，采用功率法測試抽油機平衡，解決了電流法測試抽油機平衡中出現(xiàn)的因無法判斷所測得的最大電流相位而無法判斷其是發(fā)電電流還是輸入電流，導致測試結果中出現(xiàn)假象平衡的問題，同時也提高了測試準確度。同時，霍爾傳感器技術還的應用解決了現(xiàn)有的抽油機功率監(jiān)測儀無法在變頻狀態(tài)下對各項電參數的準確測量。

圖I為本實用新型的便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置的一具體實施例結構圖；圖2為圖I所示的電流感應模塊的一具體實施例的電路圖；圖3為圖I所示的電流信號調整模塊的一具體實施例的電路圖；圖4為圖I所示的電壓隔離模塊的一具體實施例的電路圖；圖5為圖I所示的電壓信號調整模塊的一具體實施例的電路圖；圖6為圖I所示的AD采集模塊的一具體實施例的電路圖；[0024]圖7為圖I所示的中央處理器的一具體實施例的電路圖；圖8為本實用新型的便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置的一具體實施例的示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。如圖I所示，圖I為本實用新型的便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置的結構圖。該便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置由電流感應模塊101、電壓隔離模塊102、電流信號調整模塊103、電壓信號調整模塊104、AD采集模塊105、中央處理器106、大容量存儲模塊107、液晶顯示模塊108和按鍵輸入模塊109組成。電流感應模塊101用于采集抽油機的電流信號，并將采集到的該電流信號傳輸給電流信號調整模塊103。在一實施例中，電流感應模塊101采用霍爾器件感應電流信號，霍爾器件的優(yōu)點是，感應速度快，有隔離作用，頻率 響應范圍寬可以采集變頻信號。電流感應模塊101采用恒流恒壓供電，保證了模塊的穩(wěn)定性和精確度。電流信號調整模塊103連接于電流感應模塊101，用于將該電流信號進行濾波和放大，并將經過調整后的該電流信號傳輸給AD采集模塊105。電流信號調整模塊103將該電流信號經過儀表放大器進行差分放大，放大倍數通過電阻可調，經一級RC濾波后，有運算放大器進行信號跟隨，已提高信號的輸出能力，再經運放組成的2階濾波進行信號的濾波去除高頻信號。電壓隔離模塊102用于對抽油機電機的電壓信號進行采集，并對電壓信號進行隔離，避免電網和變頻器的不良信號對裝置的干擾。電壓隔離模塊102后端鏈接RC濾波電路經，對信號進行濾波，去除高頻信號。電壓隔離模塊102將濾波后的電壓信號傳輸給電壓信號調整模塊104。電壓信號調整模塊104連接于電壓隔離模塊102，用于放大其接收的電壓信號。AD采集模塊105連接于電流信號調整模塊103和電壓信號調整模塊104，用于采集電流信號調整模塊103傳遞的電流信號和電壓信號調整模塊104傳遞的電壓信號，并將采集的信號由模擬信號轉換為數字信號，以傳輸給中央處理器。中央處理器106連接于AD采集模塊105，用于對數字信號進行計算，計算出電壓、電流、有功功率、功率因素、視在功率、無功功率、電能等抽油機的電參數。大容量存儲模塊107連接于中央處理器106，用于存儲電參數有效值信息，大容量存儲模塊107采用FAT16文件存儲系統(tǒng)，單次/連續(xù)記錄或讀數據，通過USB鏈接電腦進行數據上傳分析。液晶顯示模塊108連接于中央處理器106，用于顯示電參數有效值。按鍵輸入模塊109連接于中央處理器106，為操作人員進行按鍵輸入的界面。圖2為圖I所示的電流感應模塊的一具體實施例的電路圖。該電流感應模塊采用霍爾元器件D4，通過V+，V-提供恒壓恒流使霍爾元器件穩(wěn)定工作，霍爾元器件通過QK輸出感應出來的信號，然后輸入給電流信號調整模塊。圖3為圖I所示的電流信號調整模塊的一具體實施例的電路圖。經過一級RC濾波器(R17和C12組成的)進行信號濾波，再經過放大電路(B放大器)進行信號放大，放大后再進過一級濾波放大電路(R19和C19組成)最后輸入到AD采集模塊。圖4為圖I所示的電壓隔離模塊的一具體實施例的電路圖。LI為霍爾電壓互感器，輸入電壓信號通過E3，E4端輸入，經過霍爾互感器后接采樣電阻RV13，經過一級RC濾波器(R30和C31組成)，最后把信號給電壓信號調整模塊。圖5為圖I所示的電壓信號調整模塊的一具體實施例的電路圖。U2為內部可調增益的放大模塊，通過周邊的電阻進行增益調節(jié)，從而進行放大，到AD采集模塊。圖6為圖I所示的AD采集模塊的一具體實施例的電路圖。CPU與AD采集模塊接口為I2C總線，是由數據線SDA和時鐘SCL構成的串行總線，可發(fā)送和接收數據。在CPU與被控IC之間、IC與IC之間進行雙向傳送，最高傳送速率100kbps。各種被控制電路均并聯(lián)在這條總線上，但就想電話機一樣只有撥通各自的號碼才能工作，所以每個電路和模塊都有唯一的地址，在信息的傳輸過程中，I2C總線上并接的每一塊模塊的電路既是主控器(或被控器)，又是發(fā)送器(或接收器)這取決于它所要完成的功能。CPU發(fā)出的控制信號分為地址碼和控制量兩部分，地址碼用來選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類；控制量決定該調整的類別(如對比度、亮度等)及需要調整的量，這樣，各控制電路雖然掛在同一條總線上，卻彼此獨立，互不相關。圖7為圖I所示的中央處理器的一具體實施例的電路圖。中央處理器主要接收按鍵信息，液晶顯示，測量參數的計算。采用3. 3V電壓供電，XTl為晶振，本系統(tǒng)為8MHZ的CPU速度，可高速采集和計算。CPU的2，3，4，5，32，33，34，83，96，98腳作為按鍵的檢測管腳，當有低電平時電流流入CPU時觸發(fā)按鍵程序。CPU的47，48腳控制AD采集模塊，從而使模擬量變成數字量。CPU的38 46，55，56，57，61，62，81，82作為液晶數據口發(fā)送顯示數據。CPU的64，65，66腳作為電壓信號調整模塊控制腳，根據47，48腳的AD采集模塊采集到的數字信號，進行信號的調整。 如圖8所示，圖8為本實用新型的便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置的一具體實施例的外觀結構示意圖。該便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置的外觀結構由電流鉗口I、板機2、VIEW(查詢按鍵)3、A (上翻按鍵)4、ESC (返回按鍵)5、(左移按鍵)6、SAVE (保存按鍵)7、V (下翻按鍵)8、V :第一電壓輸入插孔9、COM :第二電壓輸入插孔10、FN (測試按鍵)IUENTER (確定按鍵)12、(右移按鍵)13、-(刪除按鍵)14、POWER (電源按鍵)15、HOLD (保持按鍵)16、IXD顯示器17、測試筆(紅、黑)18組成。本實用新型的便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置，是在測試儀本體的一端設有鉗形口，在測試儀本體與鉗形口的連接處設有扳機，在測試儀本體上設有顯示屏、按鍵、USB接口和電源輸入插口，在測試儀內設有SD數據存儲卡和電路系統(tǒng)。各按鍵功能說明如表I所示。表I按鍵功能說明表
POWER按鍵一秒后開機_
HOLD在測量過程中按下此鍵,圖形保持當前狀態(tài)；再次按下此鍵后，圖形繼續(xù)刷新
VIEW在進入文件列表界面后，按下此鍵進入圖形、數據查看界面再次按下此鍵,在圖形和數據進行切換按ESC鍵返回文件列表界面esT~返回按鍵
權利要求1.便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置，其特征在于，該便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置包括電流感應模塊、電壓隔離模塊、電流信號調整模塊、電壓信號調整模塊、AD采集模塊和中央處理器，該電流感應模塊采集抽油機的電流信號，并將采集到的該電流信號傳輸給該電流信號調整模塊，該電流信號調整模塊連接于該電流感應模塊，將該電流信號進行濾波和放大，并將經過該濾波和放大后的電流信號傳輸給該AD采集模塊，該電壓隔離模塊采集抽油機電機的電壓信號，將該電壓信號進行隔離和濾波，并將該隔離和濾波后的電壓信號傳輸給該電壓信號調整模塊，該電壓信號調整模塊連接于該電壓隔離模塊，放大其接收的該隔離和濾波后的電壓信號，并將該放大后的電壓信號傳輸給該AD采集模塊，該AD采集模塊連接于該電流信號調整模塊和該電壓信號調整模塊，將該濾波和放大后的電流信號以及該放大后的電壓信號轉換為數字信號，并將該數字信號傳輸給中央處理器，該中央處理器連接于該AD采集模塊，對該數字信號進行計算，計算出抽油機的電參數。
2.根據權利要求I所述的便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置，其特征在于，該便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置還包括大容量存儲模塊，該大容量存儲模塊連接于該中央處理器，存儲該電參數的有效值信息。
3.根據權利要求I所述的便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置，其特征在于，該大容量存儲模塊采用FAT16文件存儲系統(tǒng)，單次或者連續(xù)記錄或讀數據，通過USB鏈接電腦進行數據上傳分析。
4.根據權利要求I所述的便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置，其特征在于，該便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置還包括液晶顯示模塊，該液晶顯示模塊連接于該中央處理器，顯示該電參數的有效值信息。
5.根據權利要求I所述的便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置，其特征在于，該便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置還包括按鍵輸入模塊，該按鍵輸入模塊連接于該中央處理器，為操作人員進行按鍵輸入的界面。
6.根據權利要求I所述的便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置，其特征在于，該電流感應模塊采用霍爾器件感應該電流信號，并采用恒流恒壓供電。
7.隔離模塊采用霍爾電壓互感器采集抽油機電機的該電壓信號。
8.根據權利要求I所述的便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置，其特征在于，該中央處理器與該AD采集模塊的接口為I2C總線，該I2C總線是由數據線SDA和時鐘SCL構成的串行總線，最高傳送速率為100kbps。
專利摘要本實用新型提供一種便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置，其包括電流感應模塊、電壓隔離模塊、電流信號調整模塊、電壓信號調整模塊、AD采集模塊和中央處理器。電流感應模塊采集抽油機的電流信號，電流信號調整模塊將該電流信號進行濾波和放大，電壓隔離模塊采集抽油機電機的電壓信號，并將該電壓信號進行隔離和濾波，電壓信號調整模塊放大其接收的該隔離和濾波后的電壓信號，AD采集模塊將該濾波和放大后的電流信號以及該放大后的電壓信號轉換為數字信號，該中央處理器對該數字信號進行計算，計算出抽油機的電參數。該便攜式變頻抽油機功率平衡測試裝置解決了現(xiàn)有電流法判斷平衡度常規(guī)時的不足，具有性能穩(wěn)定，高效便捷的優(yōu)點。
文檔編號G01R19/25GK202512165SQ20122007604
公開日2012年10月31日 申請日期2012年3月3日 優(yōu)先權日2012年3月3日
發(fā)明者付濤, 劉泱, 周亮, 孫東, 張強, 李煒, 王新燕, 王曉東, 王貴生, 范路, 董明霞, 鄭煒博, 閆恩祥, 齊光峰 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勝利油田分公司技術檢測中心