專利名稱：抽油機多用途能效分析儀的制作方法
技術領域：
抽油機多用途能效分析儀技術領域發(fā)明實用新型涉及一種用于機械領域；具體涉及一種抽油機多用途能效分析儀。
背景技術：
抽油機是油田石油開采的主要設備，也是油田主要的電能消耗源之一，在采油成本中，抽油機電費占30%左右。目前，國內(nèi)使用抽油系統(tǒng)的總效率在一般地區(qū)平均只有 12% 23%，在先進地區(qū)至今也不到30%，而國外先進國家常規(guī)抽油機的效率可以達到46%。 造成抽油機總效率低下與其自身的結構參數(shù)和工作狀況有關。抽油機在采油的過程中，由于啟動負荷大且地下油層出液量也不十分穩(wěn)定，一晝夜的周期內(nèi)液位變化比較大，工作電機的負荷是不完全穩(wěn)定的。一般抽油機啟動的位置都是在下沖程頂點位置(常稱為下死點)，要進行啟動需要較大的功率，為了生產(chǎn)的順利進行，必須按大負荷狀態(tài)配備電機。而在正常運行時電機的負荷一般只有額定功率的20% 30%，這就導致抽油機的驅(qū)動電機經(jīng)常處于“大馬拉小車”的運行狀態(tài)，使電機的工作效率和功率因數(shù)明顯下降。抽油機在完成一個抽油周期的過程中，上沖程和下沖程的負荷不平衡，并且差別較大，抽油機的不平衡工作狀態(tài)不僅使得電機拖動功耗大量增加，也使得機械磨損大大增加，并且當不平衡率達到一定程度時，電動機處于發(fā)電狀態(tài)，還會對電網(wǎng)產(chǎn)生干擾，影響供電質(zhì)量。同時，不平衡的工作狀態(tài)也使得電機壽命縮短，性能變差。抽油機不平衡狀態(tài)可以通過參數(shù)平衡比大小來反映， 精確的測量平衡比是有效調(diào)整抽油機調(diào)平衡的基礎。因此，實現(xiàn)抽油機平衡比的準確測量具有十分重要的意義。發(fā)明內(nèi)容實用新型的目的是提供一種人機交互友好，功能完善，易于擴展的抽油機多用途能效分析儀。上述的目的通過以下的技術方案實現(xiàn)一種抽油機多用途能效分析儀，其組成包括殼體，所述的殼體內(nèi)裝有電源電路， 所述的電源電路連接信號轉(zhuǎn)換及調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集控制電路和數(shù)據(jù)處理及人機接口電路。所述的抽油機多用途能效分析儀，所述的殼體具有正面和背面，所述的正面上部具有儀器觸摸屏液晶顯示器，所述的正面上部具有連接儀器電源開關和電源指示燈，所述的背面具有外接儀表接口和電源插口。所述的抽油機多用途能效分析儀，所述的數(shù)據(jù)處理及人機接口電路包括芯片，型號S3C2440，所述的芯片一側(cè)連接數(shù)據(jù)存儲器，所述的芯片一側(cè)連接程序存儲器，所述的芯片上部連接觸摸屏和液晶顯示屏，所述的芯片上部連接以太網(wǎng)接口和數(shù)據(jù)接口。有益效果1.本實用新型判斷沖程點的方法避免了機械式拉線測量方法體積大，機械部件多的缺點，實現(xiàn)了沖程點在線確定。平衡比計算是通過功率來進行計算，而功率值的計算是基于相應的電參數(shù)測量基礎上，因此本儀器對基本的電參數(shù)具有采集計算功能，參數(shù)包括電壓、電流計算，有功功率計算，視在功率計算，無功功率計算，功率因數(shù)的計算，同時具有頻率測量，諧波分析功能。2.本實用新型充分利用微電子技術及嵌入式技術，采用接口豐富、性能卓越的 ARM架構嵌入式處理器，以Linux為操作系統(tǒng)的嵌入式操作平臺，Qt/E編程實現(xiàn)用戶操作界面，具有電壓、電流和頻率數(shù)據(jù)采集功能，能夠?qū)崟r顯示電機的有功功率、功率因數(shù)和功率曲線，具有參數(shù)設定、自校準功能。儀器基本量的測量精度高，人機界面友好，功能完善，易于擴展，在油田能耗測試中有很好的應用前景。3.本實用新型的這種判斷沖程點的方法避免了機械式拉線測量方法體積大，機械部件多的缺點，實現(xiàn)了沖程點在線確定。平衡比計算是通過功率來進行計算，而功率值的計算是基于相應的電參數(shù)測量基礎上，因此本儀器對基本的電參數(shù)具有采集計算功能，參數(shù)包括電壓、電流計算，有功功率計算，視在功率計算，無功功率計算，功率因數(shù)的計算，同時具有頻率測量，諧波分析功能。4.本實用新型能夠準確獲得抽油機上下死點，平衡比測量準確與傳統(tǒng)的抽油機平衡比測量裝置相比，在抽油機平衡比0. 5 2范圍內(nèi)，誤差在0. 02以下，能夠滿足平衡比測量要求。5.本實用新型儀器基本量的測量精度在工頻段頻率測量誤差在0. OOOlHz以下， 直流測量相對誤差在0.01%，交流電壓電流測量誤差在0. 1%以上。6.本實用新型采用新型技術方案，人機交互友好，功能完善，易于擴展。本產(chǎn)品將在油田能耗測試中將有廣闊的應用前景。


附圖1是本產(chǎn)品的結構示意圖。附圖2是本產(chǎn)品的抽油機功率曲線圖。附圖3是本產(chǎn)品的抽油機電機輸入有功功率與轉(zhuǎn)速關系圖。附圖4是附圖1中系統(tǒng)硬件層次原理圖。附圖5是附圖1中模擬二階有源低通濾波器電路圖。附圖6是附圖1中信號單端變差分及濾波電路圖。附圖7是附圖1中CPLD實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)腞TL圖。附圖8是附圖1中數(shù)據(jù)處理及人機接口電路原理框圖。附圖9是附圖1中S3CM40與CPLD接口電路圖。附圖10是附圖1中系統(tǒng)主電源DC-DC變換電路圖。附圖11是附圖1中系統(tǒng)-5V電源產(chǎn)生電路圖。附圖12是附圖1中系統(tǒng)模擬電路電源濾波電路圖。附圖13是附圖1中模擬與數(shù)字電源單點接地圖。附圖14是附圖1的主視圖。附圖15是附圖1的后視圖。根據(jù)電子線路制圖的規(guī)定，相同標號的電路圖之間具有連接關系。
具體實施方式
實施例1 —種抽油機多用途能效分析儀，其組成包括殼體1，所述的殼體1內(nèi)裝有電源電路2，所述的電源電路2連接信號轉(zhuǎn)換及調(diào)理電路3、數(shù)據(jù)采集控制電路4和數(shù)據(jù)處理及人機接口電路5。實施例2 實施例1所述的抽油機多用途能效分析儀，所述的殼體1具有正面和背面，所述的正面上部具有儀器觸摸屏液晶顯示器6，所述的正面上部具有連接儀器電源開關7和電源指示燈8，所述的背面具有外接儀表接口 9和電源插口 10。實施例3 實施例1所述的抽油機多用途能效分析儀，所述的數(shù)據(jù)處理及人機接口電路包括芯片11，型號S3C2440，所述的芯片一側(cè)連接數(shù)據(jù)存儲器12，所述的芯片一側(cè)連接程序存儲器13，所述的芯片上部連接觸摸屏14和液晶顯示屏15，所述的芯片上部連接以太網(wǎng)接口 16 和數(shù)據(jù)接口 17。實施例4 一種抽油機多用途能效分析儀的測量方法，利用平衡比即抽油機上沖程平均功率與抽油機電機下沖程平均功率之比；實現(xiàn)平衡比的測量關鍵是實現(xiàn)抽油機沖程功率的準確測量，以及上點和下點位置的正確確定；在下沖程點功率因數(shù)最小，并且功率值也在最小值附近，結合下沖程近似時間，可以正確判斷出功率曲線上的下死點的位置；上沖程點的判斷則根據(jù)電機轉(zhuǎn)速輸出功率曲線，并利用上沖程距離與下沖程距離相等的條件計算獲得上沖程點的位置，可以看出抽油機的輸入功率具有周期性，循環(huán)往復，曲線的最低點就是下沖程位置，關鍵是如何確定上沖程在功率圖中所對應的時間；在抽油機運動系統(tǒng)中，電機帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸帶動曲柄運動，曲柄驅(qū)動連桿運動，而連桿帶動游梁以支點為中心轉(zhuǎn)動， 游梁繞支點轉(zhuǎn)動帶動光桿的直線運動；很顯然，在某一時間各運動機構的位置參數(shù)及運動參數(shù)是確定的，即電機的轉(zhuǎn)動與光桿的直線位移存在有嚴格的單值對應關系，上沖程和下沖程在速度上也存在有準確的對應關系，這種比例關系通過實驗的方法的確定；即V=K-Hν——光桿的直線運動速度η·——電機轉(zhuǎn)速K——比例系數(shù)在相同時間內(nèi)光桿的位移和電機旋轉(zhuǎn)的長度也存在相同的比例??；通過對抽油機的功率測量，可以準確的知道抽油機一個沖程用的時間t，總路程由物理學速度與位移關系式S6 = ^v{t)dt = K^ndt通過電機轉(zhuǎn)速可以計算出總路程。實施例5:實施例4所述的抽油機多用途能效分析儀的測量方法，所述的上沖程點和下沖程
點的計算方法，根據(jù)％積分方程式求解出一個沖程的路程，利用上沖程路程與下沖程路程
相等的條件，根據(jù)抽油機功率曲線，從下沖程時間點開始積分，當積分值等于半個沖程所對應的時間點就為上沖程點，即[0053]
權利要求1.一種抽油機多用途能效分析儀，其組成包括殼體，其特征是所述的殼體內(nèi)裝有電源電路，所述的電源電路連接信號轉(zhuǎn)換及調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集控制電路和數(shù)據(jù)處理及人機接口電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的抽油機多用途能效分析儀，其特征是所述的殼體具有正面和背面，所述的正面上部具有儀器觸摸屏液晶顯示器，所述的正面上部具有連接儀器電源開關和電源指示燈，所述的背面具有外接儀表接口和電源插口。
3.根據(jù)權利要求1所述的抽油機多用途能效分析儀，其特征是所述的數(shù)據(jù)處理及人機接口電路包括芯片，型號S3C2440，所述的芯片一側(cè)連接數(shù)據(jù)存儲器，所述的芯片一側(cè)連接程序存儲器，所述的芯片上部連接觸摸屏和液晶顯示屏，所述的芯片上部連接以太網(wǎng)接口和數(shù)據(jù)接口。
專利摘要抽油機多用途能效分析儀。抽油機是油田石油開采的主要設備，也是油田主要的電能消耗源之一，在采油成本中，抽油機電費占30%左右。通過分析調(diào)整，確定最好的能效發(fā)揮效能，是亟待解決的重大問題。一種抽油機多用途能效分析儀，其組成包括殼體(1)，所述的殼體內(nèi)裝有電源電路(2)，所述的電源電路連接信號轉(zhuǎn)換及調(diào)理電路(3)、數(shù)據(jù)采集控制電路(4)和數(shù)據(jù)處理及人機接口電路(5)。本實用新型用于抽油機能效分析及測量。
文檔編號G01R21/00GK202256486SQ20112023269
公開日2012年5月30日 申請日期2011年7月4日 優(yōu)先權日2011年7月4日
發(fā)明者呂東方, 張立富, 袁峰 申請人:黑龍江大學