專利名稱：全能式智能油井節(jié)能控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種全能式智能油井節(jié)能控制器，適用于石油開采的電動設備特別是抽油機；也適用于各種煉油機械的電動設備；以及適用于各種風機水泵等。
背景技術：
自從100多年前，以燃燒石油制品為動力的機器誕生以來，對石油的需求量飛速增長，也為石油工業(yè)的發(fā)展提供了契機。隨著采油業(yè)的發(fā)展，產生了被廣泛使用的油井舉升設備——抽油機。抽油機的種類繁多，目前使用最廣泛的是游梁豎井抽油機。我國的油田不像中東的油田那樣有很強的自噴能力，多為低滲透的低能、低產油田，大部分油田要靠注水壓油是我國油田的現(xiàn)實。因而電費在我國的石油開采成本中占了相當大的比例，所以石油行業(yè)十分重視節(jié)能。目前我國抽油機的保有量在10萬口以上，電動機裝機總量在3500MW，每年耗電量逾百億KWh。抽油機的運行效率低，在我國平均效率為25.9％。除了抽油機之外，油田還有大量的注水泵，輸油泵和潛水泵等設備，總耗電量超過油田總用電量的80％，石油行業(yè)是推廣“電機系統(tǒng)節(jié)能”的重點行業(yè)。由于我國大部分是貧油井，出油效率低，連續(xù)抽油與間歇抽油，油產量基本保持不變，這就是間歇式抽油的理論根據(jù)。抽油節(jié)能設備已有的間歇式、間歇式自適應抽油節(jié)能控制器只能適應部分井群，達到部分節(jié)能目的，解決不了抽油過程中的節(jié)能問題；因為抽油的配重與重負荷起動以及抽油機又是硬性負載等原因，因起動的需要，一般抽油設備所配的動力比抽油時所需要的動力要大，這樣在運行中就出現(xiàn)了大馬拉小車的問題。另外由于在抽油設備選用抽油桿和提升時所提升的油與配重的配平衡時，配重一般都與抽油桿與提升油之和要重些，這樣在每個抽油周期內，提升油時不用做功，油桿下降，配重上升時要做功。這就是一個抽油周期內半周做功半周不做功。目前也有試圖解決大馬拉小車的斬波式軟起動設備。但是斬波式軟起動設備，采用的是斬波調壓技術，根本不能解決功率調整問題，它只能調整電壓并且對電網(wǎng)有污染。目前還沒有一種能解決在一個周期內半個周期做功半個周期不做功的節(jié)能控制器。因此目前油田使用的油井抽油節(jié)能設備，存在著很多問題，一般只能解決一種問題，如間歇式抽油。有些節(jié)能領域根本就無法解決，如大馬拉小車問題，一個抽油周期半周做功、半周不做功問題。有些在解決問題的時候還存在著對電網(wǎng)的污染問題。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種全能式智能油井節(jié)能控制器，克服上述背景技術的缺陷實現(xiàn)全面節(jié)能的目的。
本實用新型的技術解決方案是一種全能式智能油井節(jié)能控制器，包括電壓變送器PT、電流變送器CT、PC主控制器MPU，電壓變送器PT和電流變送器CT的輸入端與電網(wǎng)連接，電壓變送器PT的輸出端與電源CD輸入端連接，電壓變送器PT和電流變送器CT的輸出端經(jīng)過電壓變換電路和電流變換電路與A/D轉換器的輸入端連接，A/D轉換器與PC主控制器MPU相連接，比較器LM的輸入端與電網(wǎng)連接，比較器LM的輸出端與PC主控制器MPU連接，鍵盤KEY與PC主控制器MPU連接，PC主控制器MPU輸出端與顯示器LED、E2存貯器、繼電器執(zhí)行電路、輸出控制器OUT相連接，輸出控制器OUT的輸出端與光電隔離器GD連接，光電隔離器GD連接雙向可控硅。
全能式智能油井節(jié)能控制器，由于采用了不斬波調功技術，采用了精密電流測量，配合先進的硬件技術和模糊算法控制理論成功的實現(xiàn)了既能根據(jù)油井出油情況做間歇式節(jié)能控制，利用調功和測量，準確的做到起動時全馬力運行，正常抽油時，可以做到根據(jù)需要從60-100％調整輸出功率。通過測量運算，加上靈活可調的硬件電路、全能式智能油井節(jié)能控制器可以做到在一個抽油周期內，要做功的半周有功率輸出無做功的半周無功率輸出或較小的功率輸出。因該控制器具備以上技術所以可以實現(xiàn)全面節(jié)能控制。采用全能式智能油井節(jié)能控制器，一般可節(jié)約電能20-50％。這些就是全能式智能油井控制器與目前市場上所有的油井節(jié)能控制的不同所在。
圖1是本實用新型的原理框圖圖2是本實用新型的電氣原理圖具體實施方式
如圖1、2所示，電壓變送器B1、B2、B3組成的電壓變送器PT1輸入端接電網(wǎng)A、B、C、N端，電流變送器IT1、IT2、IT3組成的電流變送器CT2輸入端接電網(wǎng)Ia、Ib、Ic端，電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、比較器LM324組成的比較器LM12輸入端接電網(wǎng)A、N端，電壓變送器PT1的輸出端接入由二級管D1、D2、D3、D4、D5、D6、三端穩(wěn)壓器7805.1、7805.2和電容CC1、CC2、CC3、CC4、C2、C3、C4、C5組成的電源CD3，電壓變送器PT1的輸出端還連接由二極管D7、D8、D9、D10、D11、D12、D13、D14、D15、D16、D17、D18、電容CC5、CC6、CC7、C6、C7、C8和電阻器W1、W2、W3組成的電壓變換電路21，上述電路將由電網(wǎng)取得的電壓信號變換后送到由A/D轉換器0809、三極管9013、電阻R7組成的A/D轉換器4。由二極管D19、D20、D21、D22、D23、D24、D25、D26、D27、D28、D29、D30、電容CC8、CC9、CC10、C9、C10、C11、電阻器W5、W6、W7組成的電流變換電路22將由電網(wǎng)取得的電流信號變換后送到A/D轉換器4。比較器LM12將從電網(wǎng)取得的同步信號比較后送到由PC主控制器89C51、電容C1、看門狗813、電容C12、C13、晶體振蕩器S組成的PC控制主控制器MPU5，A/D轉換器4將電壓變送器PT1，電流變送器CT2送來的模擬信號，變換成數(shù)字信號后送到PC主控制器MPU5的雙向IO口，由顯示器LED1、LED2、LED3、LED4，LED5、LED6、串行寄存器74LS164.1、74LS164.2、74LS164.3、74LS164.4、74LS164.5、74LS164.6組成的顯示器LED7的輸入端與PC主控制器MPU5的串口連接，由24C01組成的E2存貯器10的雙向接口與PC主控制器MPU5的IO口相連接。由三極管9013.12、9013.13、9013.14、9013.15、電阻R11、R13、二極管D33、34組成繼電器執(zhí)行電路11，其輸出端控制繼電器J1、J2，由電阻R26、晶體三極管9013.11組成的輸出控制器OUT8的輸入端接PC主控制器MPU5的IO口，其輸出口與由光電耦合器MOC3061.1、MOC3061.2、MOC3061.3、MOC3061.4、MOC3061.5、MOC3061.6、電阻R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25，晶體二極管D35、D36、D37、D38、D39、D40組成的光電隔離器GD9的輸入端相連接，其輸出端去控制雙向可控硅13，由開關K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、點組PR1、PR2、PR3、PR4、PR5、PR6、PR7、PR8組成的鍵盤KEY6的輸入、輸出雙向接口與PC主控制器MPU5的雙向IO口連接，電源CD3的輸出端與本機的所有供電電路相連接。
本實用新型的動態(tài)工作流程如下由電壓變送器PT1，電流變送器CT2、比較器LM12從電網(wǎng)上采集的電壓、電流、同步信號。電壓信號送給電源CD3和A/D轉換器4；電流信號送給轉換器A/D4；同步信號送給PC主控制器MPU5。A/D轉換器4將送來的電壓信號和電流信號的模擬量轉變成數(shù)字量后送給PC主控制器MPU5。比較器LM12將同步信號做過零處理后也送給PC主控制器MPU5，PC主控制器MPU5將采集轉換后的數(shù)字信號進行計算，邏輯分析，處理后，與規(guī)定的專家采油曲線進行比較，決定對輸出控制器OUT8進行控制。輸出控制器OUT8按照控制指令去控制光電隔離器GD9，光電隔離器GD9去控制雙向可控硅13，PC主控制器MPU5在控制輸出控制器OUT8的同時，繼電器執(zhí)行電路11也得到控制。鍵盤KEY6是人工進行人機交換的操作鍵盤，操作人員可以將人工抽油經(jīng)驗和設置限定數(shù)據(jù)，通過鍵盤進行人機交換。顯示器LED7是顯示器，在人機交換輸入數(shù)據(jù)時顯示器LED7可通過PC主控制器MPU5的IO雙向口將操作數(shù)據(jù)顯示以方便操作，同時也可以通過顯示器LED7讀取機內有關數(shù)據(jù)。E2存貯器10是掉電保護數(shù)據(jù)存貯器，保存PC主控制器MPU5運行時人工干預的專家抽油數(shù)據(jù)和運行中需要保存的結果，保存在E2存貯器10中，停電時數(shù)據(jù)不會丟失。
本實用新型主要技術指標1.輸入電壓AC180～660V2.輸入電流AC0～5A3.電壓測量精度0.5級4.電流測量精度0.5級5.可調功率比0～100％6.環(huán)境溫度-40℃～+75℃7.相對濕度85％8.工作海拔高度2500米
權利要求1.一種全能式智能油井節(jié)能控制器，其特征在于包括電壓變送器PT(1)、電流變送器CT(2)、PC主控制器MPU(5)，電壓變送器PT(1)和電流變送器CT(2)的輸入端與電網(wǎng)連接，電壓變送器PT(1)的輸出端與電源CD(3)輸入端連接，電壓變送器PT(1)和電流變送器CT(2)的輸出端經(jīng)過電壓變換電路(21)和電流變換電路(22)與A/D轉換器(4)的輸入端連接，A/D轉換器(4)與PC主控制器MPU(5)相連接，比較器LM(12)的輸入端與電網(wǎng)連接，比較器LM(12)的輸出端與PC主控制器MPU(5)連接，鍵盤KEY(6)與PC主控制器MPU(5)連接，PC主控制器MPU(5)輸出端與顯示器LED(7)、E2存貯器(10)、繼電器執(zhí)行電路(11)、輸出控制器OUT(8)相連接，輸出控制器OUT(8)的輸出端與光電隔離器GD(9)連接，光電隔離器GD(9)連接雙向可控硅(13)。
專利摘要本實用新型涉及一種全能式智能油井節(jié)能控制器，電壓變送器PT和電流變送器CT的輸出端經(jīng)過A/D轉換器與PC主控制器MPU相連接，PC主控制器MPU輸出端與顯示器LED、E2存貯器、繼電器執(zhí)行電路、輸出控制器OUT相連接。全能式智能油井節(jié)能控制器實現(xiàn)了既能根據(jù)油井出油情況做間歇式節(jié)能控制，利用調功和測量，準確的做到起動時全馬力運行，正常抽油時，可以做到根據(jù)需要從60－100％調整輸出功率。因該控制器具備以上技術所以可以實現(xiàn)全面節(jié)能控制。采用全能式智能油井節(jié)能控制器，一般可節(jié)約電能20－50％。
文檔編號H02P27/00GK2772116SQ200520078210
公開日2006年4月12日 申請日期2005年1月7日 優(yōu)先權日2005年1月7日
發(fā)明者魏福泉, 鈔鵬翔, 程相緒 申請人:魏福泉, 鈔鵬翔, 程相緒