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油田伺服控制系統(tǒng)的制作方法

文檔序號(hào):7484391閱讀:172來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:油田伺服控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種石油開(kāi)采機(jī)械,特別涉及一種能對(duì)抽油桿進(jìn)行精確定位的油田伺服控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)
目前中國(guó)使用的油田伺服控制系統(tǒng)一般有以下幾種抽油機(jī)類型,一類蓋頭機(jī),其有PLC、接觸器等部件組成。這樣的控制存在缺點(diǎn)不節(jié)能,功耗大。另一類直流無(wú)刷變頻抽油控制,其有變頻器、接觸器等部件組成。這樣的控制柜也存在缺點(diǎn)電機(jī)只按一個(gè)方向運(yùn)行,功耗大,相對(duì)于蓋頭機(jī)有優(yōu)勢(shì)。還有一類是塔式抽油機(jī),其有變頻器、接觸器、同步電機(jī)等部件組成,其優(yōu)點(diǎn)在于它有配重,使油井抽力與配重相等,這樣使電能進(jìn)一步降低,可節(jié)省電量50%。但是以上種種抽油機(jī)在對(duì)抽油桿的控制上均存在定位不精準(zhǔn),控制抽油桿工作時(shí)容易出現(xiàn)故障的問(wèn)題。中國(guó)專利公告號(hào)CN 201184173Y,公告日2009年1月21日,公開(kāi)了一種抽油機(jī),包括主機(jī)、至少一套抽油桿及其抽油桿固定架、裝有平衡對(duì)重塊的對(duì)重架或者另外一套抽油桿及其抽油桿固定架、塔架和滑輪組件;所述的主機(jī)可拆卸式連接在塔架上,主機(jī)經(jīng)滑輪組件一端可拆卸式連接有一套抽油桿固定架及抽油桿,另一端可拆卸式連接裝有平衡對(duì)重塊的對(duì)重架或者另外一套抽油桿及其抽油桿固定架,所述的主機(jī)電機(jī)采用永磁同步電機(jī),并在電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置編碼器。此技術(shù)方案雖然能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單的抽油桿定位功能,但是采用檢測(cè)位置的編碼器,在油田這種惡劣環(huán)境中比較容易損壞,容易造成油田伺服控制系統(tǒng)整體無(wú)法工作。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)抽油桿的控制上均存在定位不精準(zhǔn),控制抽油桿工作時(shí)容易出現(xiàn)故障的問(wèn)題,提供一種能對(duì)抽油桿進(jìn)行精準(zhǔn)定位,故障少, 使用壽命長(zhǎng)的油田伺服控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種油田伺服控制系統(tǒng),包括機(jī)架、抽油桿、抽油桿同步轉(zhuǎn)動(dòng)輪,所述的機(jī)架上固定有伺服電機(jī),所述的抽油桿配設(shè)有定滑輪和配重塊,所述的抽油桿由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),所述的油田伺服控制系統(tǒng)還包括伺服電機(jī)控制器和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件,所述的伺服電機(jī)控制器與所述伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件的輸入端電連接,所述伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件的輸出端與所述的伺服電機(jī)電連接,所述的伺服電機(jī)轉(zhuǎn)軸處連接設(shè)置有旋轉(zhuǎn)變壓器,所述的旋轉(zhuǎn)變壓器電連接有旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字變換器,所述的旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字變換器的輸出端與所述的伺服電機(jī)控制器電連接。伺服電機(jī)是一種測(cè)量角度用的小型交流電動(dòng)機(jī),用來(lái)測(cè)量旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)軸角位移和角速度,由定子和轉(zhuǎn)子組成,其中定子繞組作為變壓器的原邊,接受勵(lì)磁電壓,轉(zhuǎn)子繞組作為變壓器的副邊,通過(guò)電磁耦合得到感應(yīng)電壓,旋轉(zhuǎn)變壓器的原邊、副邊繞組則隨轉(zhuǎn)子的角位移發(fā)生相對(duì)位置的改變,因而其輸出電壓的大小隨轉(zhuǎn)子角位移而發(fā)生變化,輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦、余弦函數(shù)關(guān)系,通過(guò)對(duì)正弦、余弦函數(shù)關(guān)系的計(jì)算可以得出電機(jī)的轉(zhuǎn)速、運(yùn)行時(shí)間等參數(shù),繼而得出抽油桿的實(shí)時(shí)位置以及實(shí)時(shí)速度,達(dá)到精準(zhǔn)定位控制的目的;同時(shí),旋轉(zhuǎn)變壓器,機(jī)械強(qiáng)度較大,適合在油田這種惡劣的旋轉(zhuǎn)編碼器無(wú)法正常工作的場(chǎng)合。作為優(yōu)選,所述的機(jī)架上對(duì)應(yīng)配重塊的上方設(shè)置有上限位開(kāi)關(guān),對(duì)應(yīng)配重塊的下方設(shè)置有下限位開(kāi)關(guān),所述的上限位開(kāi)關(guān)和下限位開(kāi)關(guān)均與所述的伺服電機(jī)控制器電連接。通過(guò)上限位開(kāi)關(guān)和下限位開(kāi)關(guān)的設(shè)置,一方面防止了抽油桿的過(guò)渡運(yùn)動(dòng),另一方面,可以通過(guò)上限位開(kāi)關(guān)和下限位開(kāi)關(guān)來(lái)計(jì)算伺服電機(jī)是否運(yùn)動(dòng)到位,與旋轉(zhuǎn)變壓器的檢測(cè)結(jié)合,能更好地確保抽油桿位置的準(zhǔn)確控制。作為優(yōu)選,所述的油田伺服控制系統(tǒng)還包括有手動(dòng)操作盒和無(wú)線控制器,所述的手動(dòng)操作盒與所述的伺服電機(jī)控制器電連接,所述的伺服電機(jī)控制器設(shè)置有無(wú)線接收模塊,所述的無(wú)線接收模塊與所述的無(wú)線控制器相匹配。這樣設(shè)置,保證了油田伺服控制系統(tǒng)中抽油機(jī)能夠受遠(yuǎn)程控制和現(xiàn)場(chǎng)控制兩種控制。作為優(yōu)選,所述的抽油桿同步轉(zhuǎn)動(dòng)輪上設(shè)置有中位開(kāi)關(guān),所述的中位開(kāi)關(guān)與所述的伺服電機(jī)控制器電連接。設(shè)置中位開(kāi)關(guān)主要是用來(lái)核對(duì)抽油桿同步轉(zhuǎn)動(dòng)輪位置,抽油桿同步轉(zhuǎn)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈,中位開(kāi)關(guān)閉合一次即檢測(cè)一個(gè)信號(hào),每次運(yùn)行到此處時(shí)即核對(duì)抽油桿位置。作為優(yōu)選,所述的伺服電機(jī)控制器為DSP處理器。DSP處理器是以數(shù)字信號(hào)來(lái)處理大量信息的器件,能夠接收模擬信號(hào),轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),然后再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行修改、刪除、 強(qiáng)化,并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式,實(shí)時(shí)工作數(shù)據(jù)較
尚ο作為優(yōu)選,所述的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件為變頻器。采用變頻調(diào)速具有以下優(yōu)點(diǎn) 1.變頻器可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速,2.矢量變頻器可模擬和直流電動(dòng)機(jī)近似的調(diào)速性能,3.變頻器可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軟啟軟停,且啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,4.變頻器其功率因數(shù)接近為1,降低線路、 變壓器損耗,5.由于可軟啟動(dòng)電動(dòng)機(jī),變壓器容量可比直接啟動(dòng)的變壓器容量小。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型能對(duì)抽油桿進(jìn)行精準(zhǔn)定位,故障少,使用壽命長(zhǎng),工作效率也較高。

圖1是本實(shí)用新型一種結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是本實(shí)用新型的一種電路結(jié)構(gòu)圖。圖中1、伺服電機(jī),2、機(jī)架,3、定滑輪,4、抽油桿,5、上限位開(kāi)關(guān),6、下限位開(kāi)關(guān),7、 配重塊,12、變頻器,13、DSP處理器,14、操作盒,15、中位開(kāi)關(guān),16、旋轉(zhuǎn)變壓器,17、旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字變換器,18、輸入電源,19、制動(dòng)電阻。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施例,并結(jié)合附圖,對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說(shuō)明。實(shí)施例一種油田伺服控制系統(tǒng)(參見(jiàn)附圖1),包括機(jī)架2、抽油桿4、抽油桿同步轉(zhuǎn)動(dòng)輪,機(jī)架2上固定有伺服電機(jī)1,抽油桿4配設(shè)有定滑輪3和配重塊7,抽油桿4與配重塊7位于定滑輪3的兩側(cè),抽油桿4由伺服電機(jī)1驅(qū)動(dòng)進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng),同時(shí),配重塊7對(duì)應(yīng)抽油桿4 進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng),在機(jī)架2上對(duì)應(yīng)配重塊7的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)置有上限位開(kāi)關(guān)5和下限位開(kāi)關(guān)6, 上限位開(kāi)關(guān)5位于配重塊7的上方,下限位開(kāi)關(guān)6位于配重塊7的下方,伺服電機(jī)1由變頻器12進(jìn)行驅(qū)動(dòng)(參見(jiàn)附圖2),變頻器12的電源輸入端與輸入電源18電連接,變頻器12外界有制動(dòng)電阻19,變頻器12的控制信號(hào)輸入端與DSP處理器13電連接,DSP處理器13還電連接有操作盒14、上限位開(kāi)關(guān)5、下限位開(kāi)關(guān)6和中位開(kāi)關(guān)15,中位開(kāi)關(guān)15設(shè)置在抽油桿同步轉(zhuǎn)動(dòng)輪上,抽油桿同步轉(zhuǎn)動(dòng)輪與伺服電機(jī)1的轉(zhuǎn)軸連接,DSP處理器13內(nèi)設(shè)置有無(wú)線接收模塊,無(wú)線接收模塊匹配有無(wú)線控制器,伺服電機(jī)1的轉(zhuǎn)軸上連接設(shè)置有旋轉(zhuǎn)變壓器16, 旋轉(zhuǎn)變壓器16的輸出端與旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字變換器17的輸入端電連接,旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字變換器17的輸出端與DSP處理器13的輸入端電連接。本實(shí)施例使用時(shí),由操作盒或無(wú)線控制器輸出控制信號(hào)至DSP處理器,處理器輸出信號(hào),變頻器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)運(yùn)行,上行時(shí)配重塊向上運(yùn)行,下行時(shí)配重塊向下運(yùn)行。配重塊先往下運(yùn)行,碰到下限位開(kāi)關(guān)后輸出信號(hào)至DSP處理器控制配重塊往上運(yùn)行,配重塊碰到上限位開(kāi)關(guān)后停止動(dòng)作,整個(gè)行程路徑記錄并輸入至DSP處理器。抽油桿同步轉(zhuǎn)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈,中位開(kāi)關(guān)閉合一次即檢測(cè)一個(gè)信號(hào),每次運(yùn)行到此處時(shí)即核對(duì)抽油桿位置,對(duì)照上限位開(kāi)關(guān)和下限位開(kāi)關(guān)的位置對(duì)抽油桿進(jìn)行位置校對(duì)。在伺服電機(jī)運(yùn)作過(guò)程中,伺服電機(jī)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)變壓器,旋轉(zhuǎn)變壓器的原邊、副邊繞組則隨轉(zhuǎn)子的角位移發(fā)生相對(duì)位置的改變,因而其輸出電壓的大小隨轉(zhuǎn)子角位移而發(fā)生變化,輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦、余弦函數(shù)關(guān)系,旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字變換器接收旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的兩路信號(hào),通過(guò)對(duì)正弦、余弦函數(shù)關(guān)系的計(jì)算可以得出電機(jī)的轉(zhuǎn)速、運(yùn)行時(shí)間等參數(shù),繼而得出抽油桿的實(shí)時(shí)位置以及實(shí)時(shí)速度,然后輸出數(shù)字量至DSP處理器;DSP處理器根據(jù)使用者輸入的指令和計(jì)算得出的抽油桿的實(shí)時(shí)位置以及實(shí)時(shí)速度,輸出控制信號(hào)至變頻器,進(jìn)行變頻控制達(dá)到精準(zhǔn)定位控制的目的。以上所述的實(shí)施例只是本實(shí)用新型的一種較佳的方案,并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制,在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。
權(quán)利要求1.一種油田伺服控制系統(tǒng),包括機(jī)架、抽油桿、抽油桿同步轉(zhuǎn)動(dòng)輪,所述的機(jī)架上固定有伺服電機(jī),所述的抽油桿配設(shè)有定滑輪和配重塊,所述的抽油桿由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),其特征在于所述的油田伺服控制系統(tǒng)還包括伺服電機(jī)控制器和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件,所述的伺服電機(jī)控制器與所述伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件的輸入端電連接,所述伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件的輸出端與所述的伺服電機(jī)電連接,所述的伺服電機(jī)轉(zhuǎn)軸處連接設(shè)置有旋轉(zhuǎn)變壓器,所述的旋轉(zhuǎn)變壓器電連接有旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字變換器,所述的旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字變換器的輸出端與所述的伺服電機(jī)控制器電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田伺服控制系統(tǒng),其特征在于所述的機(jī)架上對(duì)應(yīng)配重塊的上方設(shè)置有上限位開(kāi)關(guān),對(duì)應(yīng)配重塊的下方設(shè)置有下限位開(kāi)關(guān),所述的上限位開(kāi)關(guān)和下限位開(kāi)關(guān)均與所述的伺服電機(jī)控制器電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的油田伺服控制系統(tǒng),其特征在于所述的油田伺服控制系統(tǒng)還包括有手動(dòng)操作盒和無(wú)線控制器,所述的手動(dòng)操作盒與所述的伺服電機(jī)控制器電連接,所述的伺服電機(jī)控制器設(shè)置有無(wú)線接收模塊,所述的無(wú)線接收模塊與所述的無(wú)線控制器相匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田伺服控制系統(tǒng),其特征在于所述的抽油桿同步轉(zhuǎn)動(dòng)輪上設(shè)置有中位開(kāi)關(guān),所述的中位開(kāi)關(guān)與所述的伺服電機(jī)控制器電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的油田伺服控制系統(tǒng),其特征在于所述的伺服電機(jī)控制器為DSP處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的油田伺服控制系統(tǒng),其特征在于所述的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件為變頻器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種油田伺服控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型可以很好地解決現(xiàn)有技術(shù)對(duì)抽油桿的控制上均存在定位不精準(zhǔn)的問(wèn)題,其技術(shù)方案要點(diǎn)是,一種油田伺服控制系統(tǒng),包括機(jī)架、抽油桿、抽油桿同步轉(zhuǎn)動(dòng)輪,機(jī)架上固定有伺服電機(jī),抽油桿配設(shè)有定滑輪和配重塊,抽油桿由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),油田伺服控制系統(tǒng)還包括伺服電機(jī)控制器和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件,伺服電機(jī)控制器與伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件的輸入端電連接,伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件的輸出端與伺服電機(jī)電連接,伺服電機(jī)轉(zhuǎn)軸處連接設(shè)置有旋轉(zhuǎn)變壓器,旋轉(zhuǎn)變壓器電連接有旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字變換器,旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字變換器的輸出端與伺服電機(jī)控制器電連接。本實(shí)用新型能對(duì)油田伺服控制系統(tǒng)中的抽油桿進(jìn)行精準(zhǔn)定位。
文檔編號(hào)H02P27/04GK202103624SQ20112016019
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
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