[發(fā)明專(zhuān)利]無(wú)線示功儀、無(wú)線示功儀系統(tǒng)及其示功圖測(cè)量方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310543077.9
• 申請(qǐng)日: 2013-11-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103573252A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張學(xué)典;潘麗娜;于西龍;李荊軒;常敏;董世坤;初昀
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E21B47/009
• 分類(lèi)號(hào): E21B47/009;E21B47/12;E21B43/00
• 代理公司: 上海德昭知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無(wú)線示功儀，具體涉及一種基于激光測(cè)距，被安裝在抽油機(jī)上用于與繪制示功圖的遠(yuǎn)程控制中心之間收送數(shù)據(jù)的無(wú)線示功儀、無(wú)線示功儀系統(tǒng)及其示功圖測(cè)量方法。

背景技術(shù)

無(wú)線示功儀是用于測(cè)試油井抽油機(jī)載荷和沖程并計(jì)算得出代表抽油機(jī)工況的示功圖的儀器設(shè)備。

目前市場(chǎng)上普遍的抽油機(jī)無(wú)線示功儀原理框圖如圖3所示，由加速度傳感器、壓力載荷傳感器、采集放大模塊、核心處理模塊、無(wú)線通信單元和外部上層設(shè)備組成。其具體工作流程為：由無(wú)線通信模塊接收到外部上層設(shè)備要求測(cè)量抽油機(jī)一個(gè)周期的示功圖的命令后，傳遞給核心處理模塊，核心處理模塊控制加速度傳感器和壓力式載荷傳感器測(cè)量一個(gè)周期(周期是根據(jù)抽油機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算所得)，兩者輸出的模擬信號(hào)通過(guò)采集放大模塊進(jìn)行處理后傳遞給核心處理模塊，在整個(gè)周期的測(cè)量中，核心處理模塊將保存不少于200點(diǎn)的載荷與加速度數(shù)據(jù)組，然后根據(jù)加速度值的兩次積分，得到初始各保存點(diǎn)的位移值，并需通過(guò)抽油機(jī)凸輪曲線、杠桿臂比等數(shù)值，修正出各保存點(diǎn)的正確位移值，最后通過(guò)無(wú)線通信單元發(fā)送到外部上層設(shè)備。

但是，這樣的無(wú)線示功圖測(cè)量方法采用了加速度傳感器兩次積分求位移的方法，使得位移測(cè)量精度很低。這是因?yàn)椋?/p>

一、抽油機(jī)在上下運(yùn)動(dòng)工作過(guò)程中，基本都有振動(dòng)、橫向轉(zhuǎn)動(dòng)等干擾，造成所測(cè)得的加速度值本身就有很大誤差，

二、加速度值需要經(jīng)過(guò)兩次積分才能得到位移值，而由于加速度值存在誤差，使位移積分計(jì)算結(jié)果累計(jì)誤差更大，

三、由于加速度測(cè)量的受干擾問(wèn)題，電氣設(shè)計(jì)上不得不做模擬或數(shù)字濾波處理，必然導(dǎo)致所測(cè)加速度值有相位滯后及幅值衰減，就無(wú)法與載荷數(shù)據(jù)保持時(shí)間同步，這為最后繪制出的示功圖帶來(lái)了整體性能上很大的誤差，

四、當(dāng)抽油機(jī)上下運(yùn)動(dòng)速度較慢時(shí)，也就是沖次很小時(shí)，加速度的變化很小，導(dǎo)致信噪比大為減小而無(wú)法正確測(cè)量。

針對(duì)上述現(xiàn)有的示功儀存在數(shù)據(jù)誤差大的問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)缺乏一種基于激光測(cè)距被安裝在抽油機(jī)上用于與繪制示功圖的遠(yuǎn)程控制中心之間收送數(shù)據(jù)的無(wú)線示功儀、無(wú)線示功儀系統(tǒng)及其示功圖測(cè)量方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述示功儀存在數(shù)據(jù)誤差大的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供了一種基于激光測(cè)距，被安裝在抽油機(jī)上用于與繪制示功圖的遠(yuǎn)程控制中心之間收送數(shù)據(jù)的無(wú)線示功儀、無(wú)線示功儀系統(tǒng)及其示功圖測(cè)量方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于激光測(cè)距被安裝在抽油機(jī)上用于與繪制示功圖的遠(yuǎn)程控制中心之間收送數(shù)據(jù)的無(wú)線示功儀，具有這樣的特征，包括：激光位移傳感器，用于發(fā)射激光測(cè)量位移來(lái)輸出位移值模擬量，壓力載荷傳感器，測(cè)量壓力載荷值來(lái)輸出壓力載荷值模擬量，采集放大模塊，接收并且放大位移值模擬量和壓力載荷值模擬量后進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量，核心處理模塊，對(duì)位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量進(jìn)行處理和保存，以及無(wú)線通信模塊，將位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量遠(yuǎn)距離發(fā)送到遠(yuǎn)程控制中心，其中，無(wú)線通信模塊包含：發(fā)送位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量的無(wú)線射頻通信單元，對(duì)位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量進(jìn)行篩選和中繼傳送的中繼單元，以及將位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量傳送到遠(yuǎn)程控制中心的遠(yuǎn)程傳輸單元。

在本發(fā)明提供的無(wú)線示功儀中，還可以具有這樣的特征：其中，抽油機(jī)具有抽油桿，激光位移傳感器被安裝在抽油桿上，抽油桿上標(biāo)有被激光位移傳感器檢測(cè)的測(cè)量點(diǎn)，激光位移傳感器通過(guò)測(cè)量與測(cè)量點(diǎn)之間的距離來(lái)獲得位移值，激光位移傳感器具有被設(shè)置在測(cè)量點(diǎn)位置處用于接收激光入射后增強(qiáng)反射的反光板。

另外，本發(fā)明還提供了一種基于激光測(cè)距的無(wú)線示功儀系統(tǒng)，具有這樣的特征，包括：一個(gè)遠(yuǎn)程控制中心和至少一個(gè)分別安裝在至少一個(gè)抽油機(jī)上的無(wú)線示功儀。

另外，本發(fā)明還提供了一種在抽油機(jī)上使用該無(wú)線示功儀的示功圖測(cè)量方法，具有這樣的特征，包含以下步驟：將無(wú)線示功儀安裝在抽油機(jī)上，開(kāi)機(jī)運(yùn)行，遠(yuǎn)程控制中心向無(wú)線示功儀發(fā)送測(cè)量指令，激光位移傳感器和壓力載荷傳感器分別同時(shí)測(cè)量位移和壓力載荷，形成位移值模擬量和壓力載荷值模擬量輸送給采集放大模塊，采集放大模塊對(duì)位移值模擬量和壓力載荷值模擬量進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換為位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量傳輸給核心處理模塊，一個(gè)周期的測(cè)量結(jié)束后，核心處理模塊將保存的位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量通過(guò)無(wú)線射頻通信單元發(fā)送給中繼單元，中繼單元將接收到的位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量進(jìn)行篩選和中繼傳送，通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸單元遠(yuǎn)距離傳送到遠(yuǎn)程控制中心，以及遠(yuǎn)程控制中心根據(jù)收到的位移值數(shù)字量和壓力載荷值數(shù)字量繪制示功圖。

發(fā)明的作用與效果