一種采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的抽油機(jī)智能控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本實(shí)用新型屬于石油鉆采技術(shù)領(lǐng)域，尤其是設(shè)計(jì)一種采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的抽油機(jī)智能控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
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[0002]隨著石油鉆采行業(yè)的飛速發(fā)展，根據(jù)各大采油廠的實(shí)際情況，長(zhǎng)沖程低沖次的節(jié)能型智能抽油機(jī)的使用將愈來愈廣泛。更高的沖程，沖次控制精度意味著工作效率的提高，系統(tǒng)也將會(huì)在節(jié)能上有所突破。但是，無論是傳統(tǒng)抽油機(jī)還是現(xiàn)在市場(chǎng)上的智能型抽油機(jī)控制方式均十分粗礦。現(xiàn)有技術(shù)中的抽油機(jī)控制系統(tǒng)中，對(duì)抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)的控制要么采用速度控制方式，要么采用位置控制方式，但都會(huì)在電動(dòng)機(jī)驅(qū)過程中出現(xiàn)很多問題，具體包括由于風(fēng)力、震動(dòng)等因素影響，故障率居高，對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度不能精確控制，存在控制精度低的缺陷和不足，速度波動(dòng)較大對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)件會(huì)造成很大沖擊，縮短機(jī)械使用壽命，速度波動(dòng)也會(huì)造成無功的增多，導(dǎo)致節(jié)能效果低。其次，現(xiàn)有技術(shù)中的抽油機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外部傳感器較多且存在較大的故障隱患，在現(xiàn)場(chǎng)使用中故障率較高且維修復(fù)雜，維修成本居高不下，給各大采油廠的生產(chǎn)造成很大不便。而且，現(xiàn)有技術(shù)不能自動(dòng)適應(yīng)抽油工況和油井人工檢查工作量大等問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】:
[0003]為了克服【背景技術(shù)】中存在的不足，本實(shí)用新型提供一種采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的抽油機(jī)智能控制系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，使用操作便捷，控制精度高，工作效率高，故障率低，維護(hù)維修成本低，使用效果好等特點(diǎn)，能夠控制抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)高效率、安全可靠和勞動(dòng)強(qiáng)度低的抽油控制。
[0004]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的抽油機(jī)智能控制系包括變頻器，交變電源通過空氣開關(guān)到達(dá)變頻器，所述的變頻器與智能控制器雙向連接，智能控制器設(shè)有3G網(wǎng)絡(luò)通訊接口、反饋接口和保護(hù)單元，智能控制器按照設(shè)定的參數(shù)對(duì)變頻器進(jìn)行控制，與變頻器進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，以取得變頻器的各項(xiàng)參數(shù)，根據(jù)所取得的參數(shù)制定對(duì)變頻器的控制參數(shù)，同時(shí)將變頻器的各項(xiàng)參數(shù)與智能控制器的控制參數(shù)運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)上傳，變頻器與永磁同步電動(dòng)機(jī)相連，永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)，變頻器根據(jù)智能控制器發(fā)來的控制參數(shù)對(duì)工頻進(jìn)行調(diào)整，并將調(diào)整后的頻率輸送給永磁同步電動(dòng)機(jī)。
[0005]上述方案中的變頻器包括控制電路、整流電路及直流中間電路。永磁同步電動(dòng)機(jī)采用的是自控式交直交電壓型電機(jī)控制方式，由整流橋、三相逆變電路、控制電路、三相交流永磁電機(jī)和位置傳感器構(gòu)成。
[0006]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0007]1.本實(shí)用新型采用集成化、模塊化的設(shè)計(jì)，且無需很多的外部傳感器就能實(shí)現(xiàn)對(duì)抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)控制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)方便。2.本實(shí)用新型以智能控制器為核心，采用操作控制面板作為人機(jī)交互界面，使用操作便捷，顯示直觀。3.本實(shí)用新型采用智能控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制，確保永磁同步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的功率在合理的范圍之內(nèi)。4.本實(shí)用新型采用智能控制器，可通過控制變頻器來實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制，從而實(shí)現(xiàn)功率恒定。5.本實(shí)用新型智能控制器運(yùn)用控制算法，計(jì)算出電動(dòng)機(jī)最佳功率。通過控制變頻器來實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制，是電動(dòng)機(jī)不會(huì)進(jìn)行發(fā)電，減少系統(tǒng)做無用功，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。6.本實(shí)用新型智能控制器運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以連接3G網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳。7.本實(shí)用新型的外圍不需要多余的傳感器，因此外部故障點(diǎn)較少，具有耐用的特點(diǎn)，在后期維護(hù)過程中能有效降低維護(hù)維修成本。8.本實(shí)用新型的使用效果好，具有良好的實(shí)效性和經(jīng)濟(jì)性，推廣應(yīng)用價(jià)值高。
[0008]綜上所述，實(shí)用新型基于電機(jī)功率補(bǔ)償、變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)控、控制器對(duì)變頻器及電動(dòng)機(jī)的控制工藝的改進(jìn)、運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、以及對(duì)電動(dòng)機(jī)原材料的變更。由此創(chuàng)造出的采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的抽油機(jī)智能控制系統(tǒng)以較低成本的實(shí)現(xiàn)油田生產(chǎn)各油井的節(jié)能降耗，為今后油田生產(chǎn)提供高效率、安全可靠和勞動(dòng)強(qiáng)度低的抽油控制。
【附圖說明】
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[0009]附圖1是采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的抽油機(jī)智能控制系統(tǒng)的組成框圖；
[0010]附圖2是采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的抽油機(jī)智能控制系統(tǒng)的智能控制器結(jié)構(gòu)框圖；
[0011]附圖3是采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的抽油機(jī)智能控制系統(tǒng)的變頻器結(jié)構(gòu)框圖。
[0012]具體實(shí)施方法:
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:由圖1中所示，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的抽油機(jī)智能控制系統(tǒng)包括變頻器，交變電源通過空氣開關(guān)到達(dá)變頻器，所述的變頻器與智能控制器雙向連接，智能控制器設(shè)有3G網(wǎng)絡(luò)通訊接口、反饋接口和保護(hù)單元，變頻器與永磁同步電動(dòng)機(jī)相連，永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)，在工作時(shí)，智能控制器按照設(shè)定的參數(shù)對(duì)變頻器進(jìn)行控制，與變頻器進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，以取得變頻器的各項(xiàng)參數(shù)，根據(jù)所取得的參數(shù)制定對(duì)變頻器的控制參數(shù)。同時(shí)將變頻器的各項(xiàng)參數(shù)與智能控制器的控制參數(shù)通過3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)上傳，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳。變頻器根據(jù)智能控制器發(fā)來的控制參數(shù)對(duì)工頻進(jìn)行調(diào)整，并將調(diào)整后的頻率輸送給永磁同步電動(dòng)機(jī)。因?yàn)榻涣麟妱?dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速與電動(dòng)機(jī)電源的頻率成正比，所以永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)隨著變頻器發(fā)出的頻率變化而變化。抽油機(jī)在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下進(jìn)行上、下沖程的抽油動(dòng)作。在整個(gè)工作過程中，保護(hù)單元對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行過流、過載、過熱、欠壓保護(hù)，以維持系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。
[0014]上述方案中的變頻器是把工頻電源變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)永磁同步電動(dòng)機(jī)的變速運(yùn)行。其中控制電路完成對(duì)主電路的控制，整流電路將變流電變換成直流電，直流中間電路對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波逆變電路將直流電再逆成交流電。此變頻器既可以改變電壓，又可以改變頻率。
[0015]上述方案中的智能控制器與3G網(wǎng)絡(luò)相連，通過變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制，實(shí)時(shí)與變頻器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，將變頻器中的實(shí)時(shí)參數(shù)進(jìn)行上傳，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳。
[0016]圖2所示的是智能控制器結(jié)構(gòu)框圖，智能控制器根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制要求對(duì)變頻器進(jìn)行控制，發(fā)出控制參數(shù)，同時(shí)將變頻器、永磁同步電動(dòng)機(jī)、抽油機(jī)數(shù)據(jù)上傳。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，智能控制器接收變頻器的頻率數(shù)據(jù)、永磁同步電動(dòng)機(jī)的電功率數(shù)據(jù)，根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)，計(jì)算出對(duì)變頻器的控制參數(shù)，并將該參數(shù)發(fā)送給變頻器。保護(hù)單元時(shí)刻對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行過流、過載、過熱、欠壓保護(hù)。
[0017]圖3所示的是采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的抽油機(jī)智能控制系統(tǒng)變頻器結(jié)構(gòu)框圖，變頻器接收到智能控制器的控制參數(shù)后，經(jīng)過控制電路將交流工頻電源轉(zhuǎn)化為直流電，再經(jīng)過逆變電路轉(zhuǎn)化為所需頻率的交流電，然后將產(chǎn)生的交流電提供給永磁同步電動(dòng)機(jī)，同時(shí)將變頻器輸出的頻率數(shù)據(jù)與電壓數(shù)據(jù)傳送給智能控制器。
[0018]本實(shí)用新型結(jié)合采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的抽油機(jī)智能控制系統(tǒng)不僅在抽油機(jī)上下行過程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，還根據(jù)地下儲(chǔ)油油層情況，控制抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)高效率、安全可靠和勞動(dòng)強(qiáng)度低的抽油控制，并且取得了滿意的效果，對(duì)于節(jié)能降耗綜合功能:也就是單一功率補(bǔ)償、變頻調(diào)控、工藝改進(jìn)等單一效果到綜合效果的提升，也達(dá)到了很好的效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的抽油機(jī)智能控制系統(tǒng)，包括變頻器，交變電源通過空氣開關(guān)到達(dá)變頻器，其特征在于:所述的變頻器與智能控制器雙向連接，智能控制器設(shè)有3G網(wǎng)絡(luò)通訊接口、反饋接口和保護(hù)單元，智能控制器按照設(shè)定的參數(shù)對(duì)變頻器進(jìn)行控制，與變頻器進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，以取得變頻器的各項(xiàng)參數(shù)，根據(jù)所取得的參數(shù)制定對(duì)變頻器的控制參數(shù)，同時(shí)將變頻器的各項(xiàng)參數(shù)與智能控制器的控制參數(shù)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)上傳，變頻器與永磁同步電動(dòng)機(jī)相連，永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)，變頻器根據(jù)智能控制器發(fā)來的控制參數(shù)對(duì)工頻進(jìn)行調(diào)整，并將調(diào)整后的頻率輸送給永磁同步電動(dòng)機(jī)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開的是一種采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的抽油機(jī)智能控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括變頻器，交變電源通過空氣開關(guān)到達(dá)變頻器，所述的變頻器與智能控制器雙向連接，智能控制器設(shè)有3G網(wǎng)絡(luò)通訊接口、反饋接口和保護(hù)單元，智能控制器運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。變頻器與永磁同步電動(dòng)機(jī)相連，永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)，變頻器根據(jù)智能控制器發(fā)來的控制參數(shù)對(duì)工頻進(jìn)行調(diào)整，并將調(diào)整后的頻率輸送給永磁同步電動(dòng)機(jī)。該智能控制系統(tǒng)不僅在抽油機(jī)上下沖程過程中是實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，控制抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)高效率、安全可靠和勞動(dòng)強(qiáng)度低的數(shù)字化控制，提高了抽油機(jī)控制的智能化程度和運(yùn)行精度。
【IPC分類】H02P27/04, E21B43/00, H02P6/08
【公開號(hào)】CN204947946
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520710196
【發(fā)明人】劉明
【申請(qǐng)人】大慶明達(dá)韋爾信息系統(tǒng)服務(wù)有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年9月15日