[實用新型]多功能油電監控裝置

有效

• 申請號: 201220631410.2
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN203035181U
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 王景泉;喻萍;劉文波
• 申請（專利權）人: 山東廣域科技有限責任公司
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B47/009;E21B49/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及油井生產狀況監控技術領域，尤其是一種多功能油電監控裝置。

背景技術

當今國外主流自動化監控產品主要集中在歐、美、日。這些產品的價格比較昂貴，二次開發難度大，對于油田井站監控的大部分環境來講，不適合用于抽油機井井口設備的監控；另外上述產品大多數著眼于通用工業監控，對于抽油機井井口生產過程的監控關注度和專業度不高，尤其是對抽油機工作過程中涉及行業應用的特殊監控量采集和特殊的計算，幾乎沒有比較適合的監控產品相配套，比如當今國外流行監控廠家沒有對中國抽油機電機工作狀態進行監測，即使國外少數專業廠家提供相應的監控產品，其成套系統的價格非常高且并不適用于中國特色的油田生產。

發明內容

本實用新型的目的就是提供一種油氣和電氣參數綜合應用的監控產品，可取代現在井口安裝的油井控制器、電量采集器、無功補償器，一種產品解決油井監控的多種應用需求，實現了油井工作狀況的全面監控，有效減少井口設備投入，提高性價比。其技術方案為：在底板上依次設有CPU中央處理控制單元、AI模擬量輸入采集單元、DI數字量輸入采集單元、DO數字量輸出控制單元、AC交流模擬量采集單元，電源管理單元設在底板的右側中部，GPRS單元設在底板的右側下部。

多功能油電監控裝置即可監測油氣參數又可監測電氣參數，油氣參數包括油溫、油壓、回壓、流量等，電氣參數包括電流、電壓、功率、電量，并且可利用電氣參數描述油井井下工作狀況。油井示功圖描述的是油井在不同負荷下一個沖次(周期)中做功情況，直接反應油井工作狀況，如果功圖出現異常則表明油井工作異常(結蠟、斷脫、泵漏失等)，而電功率圖同樣可以反映油井的工作狀況，即通過一個沖次(周期)內的電功率變化情況可擬合出油井示功圖，采用這種方法的好處是可減少采集示功圖需要安裝的一次測量設備(負荷傳感器和位移傳感器)，而這兩個設備是易耗品，這樣不僅節約成本，更提高了產品的易維護性和可用性，解決了現場的一大問題。

本實用新型多功能油電監控裝置采用了防爆機殼，軟件、硬件設計采用單元化，不同功能單元通過CAN總線有效的結合起來，監控裝置具備后臺發布軟件，數據通過Modbus協議進行傳輸。主控制功能單元采用M3內核的STM32F107VCT6控制芯片盒CAN總線控制芯片來實現整個裝置的管理工作，主控制單元具有GPRS/VDMA功能，應用現有的GPRS單元可實現數據的無線傳輸，完成和后臺的數據通訊。AI采集單元主要包含了一些隔離器件和控制器，實現了4路(0-5)V電壓的采集和(5-20)mA電流的采集，主要完成抽油機井井口一些電壓、電流、溫度、壓力等模擬信號的采集；DI采集單元主要包含相關的隔離放大器件和自己的控制器，實現8路數字量的差分采集，主要完成抽油機井井口一些數字信號的采集；D0控制單元包含隔離器件、繼電器、控制器等器件，實現了8路干節點輸出控制，主要完成抽油機井井口必要的控制；AC采集單元采用專用的三相電度芯片ADE7758，通過對抽油機電機三相電流和三相電壓的采集，完成抽油機電機工作狀態(功率因數、負荷、有功功率、無功功率等)的監控，并在實現電功率圖對示功圖的裝換，是一款適合于抽油井、計量站、聯合站、接轉站等油田生產環節監控的實現油電數據綜合采集和深度應用的通用終端產品。

本實用新型抽油機井井口監控裝置軟件部分應用當今流行的實時操作系統配合功能單元化應用軟件，負責實時嵌入式系統的所有軟硬件資源的分配、調度工作，控制和協調信息和事件的并發活動，提高系統的實時、穩定性。

本裝置整機具有以下功能特點：

數據采集功能：可實時在線監測油井相關參數(電壓、電流、井口溫度、壓力等)；能實時監測抽油機電機的三相電流和三相電壓；能對現場抽油機的各種故障(電流、電壓過限，壓力過高、過低，光桿卡死時過載、停機、缺相、欠載等)進行實時診斷。數據通信功能：支持常用類型通訊規約；支持現場各種智能傳感器傳輸數據；支持全雙工串行方式通訊，傳輸速率9600，19200bps可選；支持網絡交換機通訊數據采集，傳輸速率10Mbps/100Mbps；能夠接收處理不同格式的遙測量、遙信量、電度量，并處理為系統的統一格式，能夠接收處理各種油田井站的遠程終端設備記錄的突發事件信息，實現對其得遙控、遙調等下行信息；具有GPRS遠程通訊功能，能夠將現場數據和二次儀表通訊數據發送至遠程用戶平臺統一管理。數據集中和轉發：實現實時信息與其他控制主站和數據中心之間的數據通訊，實現數據共享。電功率圖和示功圖的轉換功能：井口無需安裝傳感器/示功儀，通過常規低成本的電參設備采集電功率圖，通過算法計算出地面示功圖，準確率可充分滿足工況診斷及變化趨勢分析需求。