全能式智能油井节能控制器[实用新型专利]

[12]实用新型专利说明书专利号 ZL

200520078210.9[51]Int.CI.

H02P 7/00 (2006.01)H02P 27/00 (2006.01)G05B 13/00 (2006.01)

[45]授权公告日2006年4月12日[22]申请日2005.01.07[21]申请号200520078210.9

[73]专利权人魏福泉

地址716000陕西省延安市师范路441号工商银

行家属院

共同专利权人钞鹏翔

程相绪[72]设计人魏福泉 钞鹏翔 程相绪

[11]授权公告号CN 2772116Y

[74]专利代理机构西安文盛专利代理有限公司

代理人彭冬英

权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 1 页

[54]实用新型名称

全能式智能油井节能控制器

[57]摘要

本实用新型涉及一种全能式智能油井节能控制器，电压变送器PT和电流变送器CT的输出端经过A/D转换器与PC主控制器MPU相连接，PC主控制器MPU输出端与显示器LED、E2存贮器、继电器执行电路、输出控制器OUT相连接。全能式智能油井节能控制器实现了既能根据油井出油情况做间歇式节能控制，利用调功和测量，准确的做到起动时全马力运行，正常抽油时，可以做到根据需要从60－100％调整输出功率。因该控制器具备以上技术所以可以实现全面节能控制。采用全能式智能油井节能控制器，一般可节约电能20－50％。

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权 利 要 求 书

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1、一种全能式智能油井节能控制器，其特征在于：包括电压变送器PT(1)、电流变送器CT(2)、PC主控制器MPU(5)，电压变送器PT(1)和电流变送器CT(2)的输入端与电网连接，电压变送器PT(1)的输出端与电源CD(3)输入端连接，电压变送器PT(1)和电流变送器CT(2)的输出端经过电压变换电路(21)和电流变换电路(22)与A/D转换器(4)的输入端连接，A/D转换器(4)与PC主控制器MPU(5)相连接，比较器LM(12)的输入端与电网连接，比较器LM(12)的输出端与PC主控制器MPU(5)连接，键盘KEY(6)与PC主控制器MPU(5)连接，PC主控制器MPU(5)输出端与显示器LED(7)、E存贮器(10)、继电器执行电路(11)、输出控制器OUT(8)相连接，输出控制器OUT(8)的输出端与光电隔离器GD(9)连接，光电隔离器GD(9)连接双向可控硅(13)。

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说 明 书

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全能式智能油井节能控制器

技术领域

本实用新型涉及一种全能式智能油井节能控制器，适用于石油开采的电动设备特别是抽油机；也适用于各种炼油机械的电动设备；以及适用于各种风机水泵等。 背景技术

自从100多年前，以燃烧石油制品为动力的机器诞生以来，对石油的需求量飞速增长，也为石油工业的发展提供了契机。随着采油业的发展，产生了被广泛使用的油井举升设备——抽油机。抽油机的种类繁多，目前使用最广泛的是游梁竖井抽油机。我国的油田不像中东的油田那样有很强的自喷能力，多为低渗透的低能、低产油田，大部分油田要靠注水压油是我国油田的现实。因而电费在我国的石油开采成本中占了相当大的比例，所以石油行业十分重视节能。目前我国抽油机的保有量在10万口以上，电动机装机总量在3500MW，每年耗电量逾百亿KWh。抽油机的运行效率低，在我国平均效率为25.9％。除了抽油机之外，油田还有大量的注水泵，输油泵和潜水泵等设备，总耗电量超过油田总用电量的80％，石油行业是推广“电机系统节能”的重点行业。由于我国大部分是贫油井，出油效率低，连续抽油与间歇抽油，油产量基本保持不变，这就是间歇式抽油的理论根据。抽油

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节能设备已有的间歇式、间歇式自适应抽油节能控制器只能适应部分井群，达到部分节能目的，解决不了抽油过程中的节能问题；因为抽油的配重与重负荷起动以及抽油机又是硬性负载等原因，因起动的需要，一般抽油设备所配的动力比抽油时所需要的动力要大，这样在运行中就出现了大马拉小车的问题。另外由于在抽油设备选用抽油杆和提升时所提升的油与配重的配平衡时，配重一般都与抽油杆与提升油之和要重些，这样在每个抽油周期内，提升油时不用做功，油杆下降，配重上升时要做功。这就是一个抽油周期内半周做功半周不做功。目前也有试图解决大马拉小车的斩波式软起动设备。但是斩波式软起动设备，采用的是斩波调压技术，根本不能解决功率调整问题，它只能调整电压并且对电网有污染。目前还没有一种能解决在一个周期内半个周期做功半个周期不做功的节能控制器。因此目前油田使用的油井抽油节能设备，存在着很多问题，一般只能解决一种问题，如间歇式抽油。有些节能领域根本就无法解决，如大马拉小车问题，一个抽油周期半周做功、半周不做功问题。有些在解决问题的时候还存在着对电网的污染问题。 实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种全能式智能油井节能控制器，克服上述背景技术的缺陷实现全面节能的目的。

本实用新型的技术解决方案是：一种全能式智能油井节能控制器，包括电压变送器PT、电流变送器CT、PC主控制器MPU，电压变送器PT和电流变送器CT的输入端与电网连接，电压变送器PT的输

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出端与电源CD输入端连接，电压变送器PT和电流变送器CT的输出端经过电压变换电路和电流变换电路与A/D转换器的输入端连接，A/D转换器与PC主控制器MPU相连接，比较器LM的输入端与电网连接，比较器LM的输出端与PC主控制器MPU连接，键盘KEY与PC主控制器MPU连接，PC主控制器MPU输出端与显示器LED、E存贮器、继电器执行电路、输出控制器OUT相连接，输出控制器OUT的输出端与光电隔离器GD连接，光电隔离器GD连接双向可控硅。

全能式智能油井节能控制器，由于采用了不斩波调功技术，采用了精密电流测量，配合先进的硬件技术和模糊算法控制理论成功的实现了既能根据油井出油情况做间歇式节能控制，利用调功和测量，准确的做到起动时全马力运行，正常抽油时，可以做到根据需要从60-100％调整输出功率。通过测量运算，加上灵活可调的硬件电路、全能式智能油井节能控制器可以做到在一个抽油周期内，要做功的半周有功率输出无做功的半周无功率输出或较小的功率输出。因该控制器具备以上技术所以可以实现全面节能控制。采用全能式智能油井节能控制器，一般可节约电能20-50％。这些就是全能式智能油井控制器与目前市场上所有的油井节能控制的不同所在。 附图说明

图1是本实用新型的原理框图 图2是本实用新型的电气原理图 具体实施方式

如图1、2所示，电压变送器B1、B2、B3组成的电压变送器PT1

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输入端接电网A、B、C、N端，电流变送器IT1、IT2、IT3组成的电流变送器CT2输入端接电网Ia、Ib、Ic端，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、比较器LM324组成的比较器LM12输入端接电网A、N端，电压变送器PT1的输出端接入由二级管D1、D2、D3、D4、D5、D6、三端稳压器7805.1、7805.2和电容CC1、CC2、CC3、CC4、C2、C3、C4、C5组成的电源CD3，电压变送器PT1的输出端还连接由二极管D7、D8、D9、D10、D11、D12、D13、D14、D15、D16、D17、D18、电容CC5、CC6、CC7、C6、C7、C8和电阻器W1、W2、W3组成的电压变换电路21，上述电路将由电网取得的电压信号变换后送到由A/D转换器0809、三极管9013、电阻R7组成的A/D转换器4。由二极管D19、D20、D21、D22、D23、D24、D25、D26、D27、D28、D29、D30、电容CC8、CC9、CC10、C9、C10、C11、电阻器W5、W6、W7组成的电流变换电路22将由电网取得的电流信号变换后送到A/D转换器4。比较器LM12将从电网取得的同步信号比较后送到由PC主控制器C51、电容C1、看门狗813、电容C12、C13、晶体振荡器S组成的PC控制主控制器MPU5，A/D转换器4将电压变送器PT1，电流变送器CT2送来的模拟信号，变换成数字信号后送到PC主控制器MPU5的双向IO口，由显示器LED1、LED2、LED3、LED4，LED5、LED6、串行寄存器74LS1.1、74LS1.2、74LS1.3、74LS1.4、74LS1.5、74LS1.6组成的显示器LED7的输入端与PC主控制器MPU5的串口连接，由24C01组成的E存贮器10的双向接口与PC主控制器MPU5的IO口相连接。由三极管9013.12、9013.13、9013.14、9013.15、电阻R11、R13、

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二极管D33、34组成继电器执行电路11，其输出端控制继电器J1、J2，由电阻R26、晶体三极管9013.11组成的输出控制器OUT8的输入端接PC主控制器MPU5的IO口，其输出口与由光电耦合器MOC3061.1、MOC3061.2、MOC3061.3、MOC3061.4、MOC3061.5、MOC3061.6、电阻R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25，晶体二极管D35、D36、D37、D38、D39、D40组成的光电隔离器GD9的输入端相连接，其输出端去控制双向可控硅13，由开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、点组PR1、PR2、PR3、PR4、PR5、PR6、PR7、PR8组成的键盘KEY6的输入、输出双向接口与PC主控制器MPU5的双向IO口连接，电源CD3的输出端与本机的所有供电电路相连接。

本实用新型的动态工作流程如下：由电压变送器PT1，电流变送器CT2、比较器LM12从电网上采集的电压、电流、同步信号。电压信号送给电源CD3和A/D转换器4；电流信号送给转换器A/D4；同步信号送给PC主控制器MPU5。A/D转换器4将送来的电压信号和电流信号的模拟量转变成数字量后送给PC主控制器MPU5。比较器LM12将同步信号做过零处理后也送给PC主控制器MPU5，PC主控制器MPU5将采集转换后的数字信号进行计算，逻辑分析，处理后，与规定的专家采油曲线进行比较，决定对输出控制器OUT8进行控制。输出控制器OUT8按照控制指令去控制光电隔离器GD9，光电隔离器GD9去控制双向可控硅13，PC主控制器MPU5在控制输出控制器OUT8的同时，继电器执行电路11也得到控制。键盘KEY6是人工进行人机交换的操

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作键盘，操作人员可以将人工抽油经验和设置限定数据，通过键盘进行人机交换。显示器LED7是显示器，在人机交换输入数据时显示器LED7可通过PC主控制器MPU5的IO双向口将操作数据显示以方便操作，同时也可以通过显示器LED7读取机内有关数据。E存贮器10是掉电保护数据存贮器，保存PC主控制器MPU5运行时人工干预的专家2

抽油数据和运行中需要保存的结果，保存在E数据不会丢失。

本实用新型主要技术指标： 1.输入电压：AC180～660V 2.输入电流：AC0～5A 3.电压测量精度：0.5级 4.电流测量精度：0.5级 5.可调功率比0～100％ 6.环境温度：-40℃～+75℃ 7.相对湿度：85％ 8.工作海拔高度：2500米

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存贮器10中，停电时200520078210.9

说 明 书 附 图

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