專利名稱：游梁式抽油機(jī)智能控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種游梁式抽油機(jī)智能控制器，用于控制游梁式抽油機(jī)的電動(dòng) 機(jī)電源的間歇供電。
背景技術(shù)：
油田專用的游梁式抽油機(jī)是釆油過程的主要設(shè)備之一，其動(dòng)力是三相交流電動(dòng)
機(jī)，單機(jī)容量一般在45KW，其耗電費(fèi)用是采油成本費(fèi)用的重要組成部分。 一般每個(gè) 采油站可供給6-10 口單井抽油機(jī)工作，每個(gè)單井距釆油站距離在1-3Km，這對(duì)巨離 正是竊電分子竊取電能的地段，使單井供電電纜因竊電屢遭破壞，不但竊取了大量 電能，而且經(jīng)常造成抽油機(jī)不能正常工作，直接影響到原油產(chǎn)量提高。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種游梁式抽油機(jī)智能控制器，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在 的游梁式抽油機(jī)電源被盜而經(jīng)常造成抽油機(jī)不能正常工作，直接影響到原油產(chǎn)量的 問題。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是包括電流取樣電路、中央處理器、電源電路、顯示 器、設(shè)置鍵盤和晶閘管觸發(fā)電路，電流取樣電路和設(shè)置鍵盤與中央處理器的對(duì)應(yīng)輸 入接口連接，該中央處理器的不同輸出端分別與顯示器和晶閘管觸發(fā)電路的輸入端 對(duì)應(yīng)連接；電源電路供給中央處理器及其他有關(guān)電路的直流電源。
所述的電流取樣電路包括依次連接的交流電壓輸入接口 、分壓電位器和限幅 器，限幅器輸出端與所述的中央處理器的對(duì)應(yīng)輸入端連接。
所述的晶閘管觸發(fā)電路包括間歇控制開關(guān)、觸發(fā)電源、脈沖電路和三相觸發(fā)信
、
號(hào)放大器，間歇控制開關(guān)的輸入端與所述的中央處理器的控制輸出端連接，該間歇 控制開關(guān)的輸出端連接在觸發(fā)電源的直流回路上；脈沖電路的輸出端與三相觸發(fā)信 號(hào)》文大器的輸入端連接，該三相觸發(fā)信號(hào)i文大器的輸出端分別通過一觸發(fā)變壓器隔 離后，分別與三組晶閘管的觸發(fā)端連接；觸發(fā)電源的直流輸出端供給所述的脈沖電 路和三相觸發(fā)信號(hào)放大器的工作電源。所述的間歇控制開關(guān)由第一級(jí)開關(guān)和第二級(jí)開關(guān)組成，該第一級(jí)開關(guān)由三極 管、初級(jí)繼電器和泄漏二極管組成，三極管的集電極串聯(lián)初級(jí)繼電器的線圈，泄漏
二極管反向并聯(lián)在該線圏的兩端；該第二級(jí)開關(guān)包括二級(jí)繼電器和反向連接在該二 級(jí)繼電器的線圏兩端的另一泄漏二極管，該二級(jí)繼電器的線圏兩端還與所述的該初 級(jí)繼電器的觸點(diǎn)連接，該二級(jí)繼電器的觸點(diǎn)連接在所述的觸發(fā)電源的整流電路與穩(wěn) 壓電路之間的回路上。
在所述的中央處理器的一個(gè)輸入端連接有編程接口 。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是可在不影響抽油機(jī)正常工作的情況下使單井供電線路產(chǎn) 生間歇式供電方式，使竊電分子竊取的電能無法正常使用，從而達(dá)到了主動(dòng)式防竊 電的效果，為油田節(jié)約大量電能。


圖l是本實(shí)用新型的總體電路框圖2是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖(包括電流取樣電路、中央處理 器、電源電路、電流顯示器、設(shè)置鍵盤、編程接口和晶閘管觸發(fā)電路中的第一級(jí)開 關(guān)的電路圖)；
圖3是本實(shí)用新型的閘管觸發(fā)電路的(除去第一級(jí)開關(guān))其余部分的電路圖。
具體實(shí)施方式

參見圖1~圖3，本實(shí)用新型包括電流取樣電路l、中央處理器CPU、 5V直流電 源電路3、電流顯示器2、設(shè)置鍵盤4、編程接口 5和晶閘管觸發(fā)電路6,電流取樣 電路l、編程接口 5和設(shè)置鍵盤4與中央處理器CPU的對(duì)應(yīng)輸入接口連接，該中央 處理器CPU的不同輸出端分別與顯示器2和晶閘管觸發(fā)電路6的輸入端對(duì)應(yīng)連接。 5V直流電源電路3供給中央處理器CPU及其他有關(guān)電路的直流電源。
中央處理器CPU采用帶有A/D轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)和常規(guī)的外圍電路構(gòu)成。 所述的電流取樣電路l包括依次連接的交流電壓輸入接口 P2(用電流互感器從
、
電動(dòng)才幾的繞組獲取0 ~ 1000mv的交流電壓信號(hào))、分壓電位器W和由兩個(gè)正極相互 連^l妻的5v穩(wěn)壓二極管和限流電阻Rl連>^組成的限幅器，該限幅器輸出端與所述的 中央處理器的對(duì)應(yīng)輸入端連^^秦。
所述的晶閘管觸發(fā)電路6包括兩級(jí)間歇控制開關(guān)61和62、觸發(fā)電源63 (常規(guī) 整流穩(wěn)壓電路)、脈沖電路64 (常規(guī)電路)和三相觸發(fā)信號(hào)放大器65-67;脈沖電路64的輸出端ZD與三相觸發(fā)信號(hào)放大器65 ~ 67的輸入端ZD連接，該三相觸發(fā)信 號(hào)放大器65 - 67各由三個(gè)大功率三極管(1Q2、 1Q3、 1Q4; 2Q2、 2Q3、 2Q4; 3Q2、 3Q3、 3Q4以及外圍原件常規(guī)連接)組成復(fù)合放大器，每一放大器65 - 67的輸出端 分別通過一觸發(fā)變壓器Bl、 B2和B3隔離后，分別與三組晶閘管KP1、 KP2和KP3 的觸發(fā)端連接。觸發(fā)電源63的直流輸出端輸出± 12V直流電源供給所述的脈沖電路 64和三相觸發(fā)信號(hào)放大器65~67的工作電源。圖3中最左邊電路中的運(yùn)放N1A是 脈沖電路64中N1B的同一集成電路。
所述的間歇控制開關(guān)的第一級(jí)開關(guān)61由三極管Ql、初級(jí)繼電器Kl和泄漏二極 管D9組成，三極管Ql的集電極串聯(lián)初級(jí)繼電器Kl的線圈，泄漏二極管D9反向并 聯(lián)在初級(jí)繼電器K1線圏的兩端；該間歇控制開關(guān)的第二級(jí)開關(guān)62包括二級(jí)繼電器 6K1和反向連接在該二級(jí)繼電器6K1的線圏兩端的另一泄漏二極管6D5，該二級(jí)繼 電器6K1的線圈兩端還與所述的該初級(jí)繼電器Kl的觸點(diǎn)連接，該二級(jí)繼電器6K1 的觸點(diǎn)連接在所述的觸發(fā)電源63的整流電路(由四個(gè)二極管6D1-6D4和濾波電容 6C1-6C4組成的橋式整流電路)與穩(wěn)壓電路(由兩個(gè)對(duì)稱連接的三端穩(wěn)壓器6U1、 6U2及外圍阻容元件組成)之間的回路上。
脈沖電路64由一個(gè)運(yùn)送放大器N1B與外圍阻容原件組成振蕩電路，經(jīng)過后面 的放大和濾波(三極管4Q1及其外圍的阻容原件和二極管4D1等組成，濾除負(fù)半波) 和放大(三極管4Q2)后輸出控制脈沖信號(hào)。
本實(shí)用新型在使用時(shí)，安裝在采油站的變壓器附近，以方便管理。
本實(shí)用新型的工作過程是
抽油機(jī)的電動(dòng)機(jī)的工作電流信號(hào)由取樣電流從接口 P2輸入，經(jīng)電流取樣電路l 分壓限幅后送至中央處理器CPU進(jìn)行處理(A/D轉(zhuǎn)換、電流波形比較、最小電流選 取、時(shí)間比較和間歇控制信號(hào)的輸出等)，由內(nèi)部程序控制。中央處理器CPU的輸 出執(zhí)行由繼電器Kl控制開停機(jī)，經(jīng)P5接口輸出至晶閘管觸發(fā)極接口 T6,繼電器 6K1控制觸發(fā)電源63，如Kl吸合，6K1隨即吸合，觸發(fā)電源63輸出± 12V直流電 源，脈沖電路64得電產(chǎn)生脈沖群，脈沖群分別推動(dòng)A、 B、 C三相觸發(fā)器功率放大
、
器，后由觸發(fā)變壓器B1、 B2、 B3隔離后，分別觸發(fā)KP1、 KP2、 KP3三組晶閘管， 使其分別導(dǎo)通，抽油機(jī)的三相異步電動(dòng)機(jī)得電開始運(yùn)行，帶動(dòng)游梁抽油機(jī)抽油。如 Kl釋放(斷開)，繼電器6K1隨之?dāng)嚅_，觸發(fā)電源63停止供電，KP1、 KP2、 KP3截 止，三相異步電動(dòng)機(jī)失電，電動(dòng)機(jī)在其抽油機(jī)配重塊的重力勢能和慣性的雙重作用 下可運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間，完成間歇供電的一個(gè)過程。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理是
油梁式抽油機(jī)在運(yùn)行時(shí)其兩端重約幾噸的平衡塊在360度旋轉(zhuǎn)的過程中，主要 作用是平衡抽油趕上下放做功時(shí)所設(shè)定的配重裝置，由于平衡旋轉(zhuǎn)位置不斷變化， 其電機(jī)的負(fù)載呈波動(dòng)狀態(tài)，其規(guī)律一般為油桿上升時(shí)電機(jī)的最大電流至油桿下放時(shí) 電機(jī)的電流最小值，再至舉起配重次電流的最大值，至負(fù)功率區(qū)間然后再至油桿上 升最大電流值為一個(gè)沖程，其時(shí)間多為每10-15秒完成一個(gè)沖刺。
通過上述抽油機(jī)工作的特性，我們認(rèn)為在負(fù)功率區(qū)的一段時(shí)間內(nèi)，切斷電機(jī)電 源，然后在電機(jī)轉(zhuǎn)速下降較小的情況下恢復(fù)電機(jī)的電源，每個(gè)沖次中斷電這段時(shí)間 一般為l. 5-4秒，且恢復(fù)供電時(shí)沒有過大的沖擊電流，不存在重起動(dòng)的問題，這段 負(fù)載區(qū)也正是我們所利用的節(jié)點(diǎn)區(qū)，所以上述抽油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中的失電及得電過程完 全不會(huì)影響抽油機(jī)及其電機(jī)的正常工作。
在負(fù)載區(qū)停止供電這段時(shí)間，通過我們計(jì)算節(jié)電率可達(dá)15%。
由于抽油機(jī)在使用了該裝置后，供電方式變?yōu)殚g歇供電，使竊電分子所竊取的 電能為間斷性電源，無法供給其家電、水泵、照明及農(nóng)用電機(jī)變壓器等使用，因此 避免了在采油站至井口電機(jī)的電線上打孔、私拉亂接等現(xiàn)象，即達(dá)到了節(jié)電的目的 又避免了油井因電纜故障的待井，提高了開井率。
以衛(wèi)東36號(hào)站為例，使用該裝置前，測得井口電流為8-12A,該井站內(nèi)電流為 30-35A,加裝該裝置后測得井口電流和站內(nèi)電流均為8-12A,也就是說安裝該裝置 后，避免了在站與井口電機(jī)之間22-43 A電流的竊電量，其效果非常明顯。以上述 實(shí)驗(yàn)井為例，按加裝該裝置前后的用電對(duì)比3. -5個(gè)月內(nèi)即可收回全部投資成本。
該裝置電路部分采用了我廠自主研發(fā)的智能型控制器，并選用高智能開關(guān)MTC 模塊控制電機(jī)的電源切換，大大提高了穩(wěn)定性和自動(dòng)化程度，模塊的觸發(fā)采用脈沖 群觸發(fā)模式，與目前的同類產(chǎn)品相比較可靠性更高，使用操作更加方便。因此就目 前來說我們認(rèn)為本產(chǎn)品就節(jié)能防竊電來說，是一種比較理想的新產(chǎn)品，根據(jù)目前我 單位的竊電現(xiàn)象比較嚴(yán)重的情況，該產(chǎn)品具有比較大的推廣價(jià)值。
從理論上分析，配重塊及曲柄臂的重量應(yīng)與抽油光桿的重量相等，配重塊每旋
、
轉(zhuǎn)一周，抽油光桿帶動(dòng)油井底部的抽油泵完成一個(gè)沖次。工作程序，在運(yùn)轉(zhuǎn)期間內(nèi)， 由于地心得垂直引力作用，造成只有當(dāng)配重塊處于水平狀態(tài)時(shí)，抽油光桿與配重塊 能達(dá)到最佳平衡點(diǎn)(未計(jì)算液體及摩擦系數(shù)的重量)在其余狀態(tài)時(shí)，期間抽油機(jī)均 處于一個(gè)不平衡狀態(tài)，在配重塊上行時(shí)是一個(gè)儲(chǔ)能狀態(tài)，下行時(shí)是釋能狀態(tài)，因此 電機(jī)所做的功，是一個(gè)有周期性變化的能量(即電機(jī)實(shí)際有功功率周期性變化)在上行至45度左右時(shí)將出現(xiàn)一個(gè)最大功率值，在下行至45度時(shí)，左右將出現(xiàn)一個(gè)最 小功率值，有時(shí)可能出現(xiàn)負(fù)功率區(qū)。因此在游梁式抽油機(jī)載每完成一個(gè)工作周期， 完全可在電機(jī)的輕載區(qū)或負(fù)功率區(qū)停止供電一段時(shí)間(充分利用其釋放的能量)然 后再恢復(fù)供電，電機(jī)將不間斷的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)供電電源將間歇供電使竊電分子竊 取的電能無法正常使用，減小了竊電現(xiàn)象發(fā)生。
權(quán)利要求1、一種游梁式抽油機(jī)智能控制器，其特征在于包括電流取樣電路、中央處理器、電源電路、顯示器、設(shè)置鍵盤和晶閘管觸發(fā)電路，電流取樣電路和設(shè)置鍵盤與中央處理器的對(duì)應(yīng)輸入接口連接，該中央處理器的不同輸出端分別與顯示器和晶閘管觸發(fā)電路的輸入端對(duì)應(yīng)連接；所述的電源電路供給中央處理器及其他有關(guān)電路的直流電源。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的游梁式抽油機(jī)智能控制器，其特征在于所述的電 流取樣電路包括依次連接的交流電壓輸入接口、分壓電位器和限幅器，限幅器輸出 端與所述的中央處理器的對(duì)應(yīng)輸入端連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的游梁式抽油機(jī)智能控制器，其特征在于所述的晶 閘管觸發(fā)電路包括間歇控制開關(guān)、觸發(fā)電源、脈沖電路和三相觸發(fā)信號(hào)放大器，間 歇控制開關(guān)的輸入端與所述的中央處理器的控制輸出端連接，該間歇控制開關(guān)的輸 出端連接在觸發(fā)電源的直流回路上；脈沖電路的輸出端與三相觸發(fā)信號(hào)^L大器的輸 入端連接，該三相觸發(fā)信號(hào)放大器的輸出端分別通過一觸發(fā)變壓器隔離后，分別與 三組晶閘管的觸發(fā)端連接；觸發(fā)電源的直流輸出端供給所述的脈沖電路和三相觸發(fā) 信號(hào)放大器的工作電源。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的游梁式抽油機(jī)智能控制器，其特征在于所述的間 歇控制開關(guān)由第一級(jí)開關(guān)和第二級(jí)開關(guān)組成，該第一級(jí)開關(guān)由三極管、初級(jí)繼電器 和泄漏二極管組成，三極管的集電極串聯(lián)初級(jí)繼電器的線圈，泄漏二才及管反向并聯(lián) 在該線圈的兩端；該第二級(jí)開關(guān)包括二級(jí)繼電器和反向連接在該二級(jí)繼電器的線圏 兩端的另 一泄漏二極管，該二級(jí)繼電器的線圏兩端還與所述的該初級(jí)繼電器的觸點(diǎn) 連接，該二級(jí)繼電器的觸點(diǎn)連接在所述的觸發(fā)電源的整流電路與穩(wěn)壓電路之間的回 路上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的游梁式抽油機(jī)智能控制器，其特征在于在所述的 中央處理器的一個(gè)輸入端連接有編程接口 。
專利摘要一種游梁式抽油機(jī)智能控制器，包括電流取樣電路、中央處理器、電源電路、顯示器、設(shè)置鍵盤和晶閘管觸發(fā)電路，電流取樣電路和設(shè)置鍵盤與中央處理器的對(duì)應(yīng)輸入接口連接，該中央處理器的不同輸出端分別與顯示器和晶閘管觸發(fā)電路的輸入端對(duì)應(yīng)連接；所述的電源電路供給中央處理器及其他有關(guān)電路的直流電源。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是可在不影響抽油機(jī)正常工作的情況下使單井供電線路產(chǎn)生間歇式供電方式，使竊電分子竊取的電能無法正常使用，從而達(dá)到了主動(dòng)式防竊電的效果，為油田節(jié)約大量電能。
文檔編號(hào)G05B19/04GK201262696SQ20082013920
公開日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2008年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月8日
發(fā)明者張學(xué)堂, 朱希貞, 李增印, 李永安, 杜利眾, 沈偉德, 程逢春, 信 韓 申請(qǐng)人:濮陽中石集團(tuán)有限公司