專利名稱：一種抽油機(jī)智能節(jié)能控制柜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油井中抽油機(jī)的供電控制裝置，特別是涉及一種抽油機(jī)智能節(jié)能控制柜。
背景技術(shù)：
目前，我國陸上油田在用抽油機(jī)(俗稱磕頭機(jī))控制柜的90％仍然是70年代設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)式控制柜，該控制柜基本上是空開+接觸器模式。這種傳統(tǒng)式控制柜在第一次產(chǎn)能建設(shè)投資時雖然成本較低，但是，這是90年代以前的設(shè)計(jì)應(yīng)用模式，技術(shù)落后，費(fèi)能、費(fèi)工、管理不便，無疑這是油田用電成本居高不下的重要根源所在，也是油田抽油機(jī)馬達(dá)頻繁損壞維修費(fèi)用居高不下的重要根源所在。從空開+接觸器模式的傳統(tǒng)式控制柜的電路原理分析可知，這種控制柜可以說只有一種主要功能人工控制抽油機(jī)的啟動運(yùn)行和停止，可以發(fā)現(xiàn)它具有以下技術(shù)缺陷1)各種保護(hù)功能如電源缺相保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過載保護(hù)、電動機(jī)故障隔離等性能較差，有的甚至就沒有，可靠性就更差。
2)費(fèi)能、費(fèi)工、管理不便。
3)沒有抽油機(jī)調(diào)參功能。
4)來電自動啟動和軟啟動功能沒有，抽油機(jī)啟動時沖擊電流很大，沖擊電網(wǎng)同時也有損抽油機(jī)機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)。
5)抽油機(jī)功圖測試的功能沒有。
6)抽油機(jī)運(yùn)行工況數(shù)據(jù)傳輸與組網(wǎng)接口沒有。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種抽油機(jī)智能節(jié)能控制柜。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種抽油機(jī)智能節(jié)能控制柜，其特征在于，包括主電路部分、控制電路部分和無線通信部分。
所述的主電路部分包括接線端子、專用變頻器、能量回饋單元、工頻和變頻切換電路，所述的工頻和變頻切換電路包括空氣開關(guān)K1、空氣開關(guān)K2、負(fù)荷開關(guān)K3；所述的控制電路部分包括智能控制單元、霍爾電流傳感器、監(jiān)測電路、交流電流互感器、交流電流表、風(fēng)扇，所述的監(jiān)測電路包括載荷變送器、管壓變送器、套壓變送器、油溫變送器；所述的無線通信部分包括無線數(shù)傳模塊；上述接線端子分別接空氣開關(guān)K1、空氣開關(guān)K2的輸入端1，空氣開關(guān)K2的輸出端2接專用變頻器的輸入端子和能量回饋單元的輸出，專用變頻器的輸出端子接負(fù)荷開關(guān)K3的3端，空氣開關(guān)K1的輸出端2接負(fù)荷開關(guān)K3的1端，負(fù)荷開關(guān)K3的公共段2接抽油機(jī)電動機(jī)；電流互感器一次輸入接A相，二次輸出接交流電流表，霍爾電流傳感器接智能控制單元，智能控制單元的控制端子接專用變頻器外部端子，專用變頻器與智能控制單元通過各自相應(yīng)串口和控制端子連接，智能控制單元與無線通信部分通過各自相應(yīng)串口連接，載荷變送器、管壓變送器、套壓變送器、油溫變送器安裝于井口，接智能控制單元，風(fēng)扇接智能控制單元。
所述的控制柜可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需要增設(shè)濾波器，該濾波器接空氣開關(guān)K2的輸出端2，該濾波器包括REPU-LBQ系列濾波器。
所述的專用變頻器電流諧波低，啟動時高力矩，運(yùn)行時低力矩、高效率，具有數(shù)字操作面板、外部端子控制功能和通信功能；該專用變頻器包括REPU-V9系列變頻器。
所述的能量回饋單元回饋電網(wǎng)的電流為正弦波形，包括IGBT逆變橋及整流管，同步與正弦波控制驅(qū)動電路，輸出電抗器；該能量回饋單元包括REPU-INV系列能量回饋單元。
所述的智能控制單元包括具有多路A/D輸入和D/A(或PWM)輸出外圍電路、片內(nèi)ROM和RAM存儲單元的MCU或DSP、模擬信號放大電路、數(shù)字信號輸入與隔離電路、數(shù)字信號輸出與隔離功放電路、模擬信號輸出與隔離功放電路；該智能控制單元包括REPU-VNK系列智能控制單元。
所述的無線數(shù)傳模塊具有RS232或RS485串口和無線數(shù)據(jù)傳送功能；該模塊可采用GD230B模塊。
所述的載荷變送器包括GT-401型載荷變送器，所述的管壓變送器和套壓變送器包括CYB-15系列壓力變送器，所述的油溫變送器包括SITRANS TK-L型溫度變送器。
采用以上技術(shù)方案制造出來的一種抽油機(jī)智能節(jié)能控制柜，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有高效節(jié)能、降低采油工人勞動強(qiáng)度、降低抽油機(jī)電動機(jī)損壞率、降低抽油機(jī)供電電網(wǎng)故障率、提高采油時率、提高油田采油自動化管理與監(jiān)測水平等特點(diǎn)，同時，由于本發(fā)明模塊式結(jié)構(gòu)，因此，還具有維護(hù)、維修、保養(yǎng)簡單、各組件技術(shù)升級方便的特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的原理方框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
本實(shí)施例包括適合抽油機(jī)載荷特點(diǎn)的專用變頻器、電源輸入濾波電路、正弦波能量回饋單元、智能控制單元、無線通信裝置、載荷、油溫、管壓、套壓監(jiān)測電路和工頻、變頻切換電路。
專用變頻器1，電流諧波低；2，啟動時高力矩，運(yùn)行時低力矩、輸出高效率；3，具有數(shù)字操作面板和外部端子控制功能；4，具有通信功能。
濾波器包括電感、電容、電子開關(guān)、控制電路。
正弦波能量回饋單元回饋電網(wǎng)的電流為正弦波形，包括IGBT逆變橋及整流管，同步與正弦波控制驅(qū)動電路，輸出電抗器。
智能控制單元包括具有多路A/D輸入和D/A(或PWM)輸出外圍電路、片內(nèi)ROM和RAM存儲單元的MCU(或DSP)，模擬信號放大電路，數(shù)字信號輸入與隔離電路，數(shù)字信號輸出與隔離功放電路，模擬信號輸出與隔離功放電路。
通信裝置具有RS232或RS485接口和無線數(shù)據(jù)傳送功能。
載荷、油溫、管壓、套壓監(jiān)測電路包括載荷變送器、油溫變送器、管壓變送器、套壓變送器。
工頻、變頻切換電路包括電動機(jī)輸入切換負(fù)荷刀開關(guān)，電源輸入空氣開關(guān)。
如圖1所示，虛線框內(nèi)為本發(fā)明實(shí)施例的原理方框圖，虛線框外為外接電路。本發(fā)明實(shí)施例主要由三部分組成主電路部分、控制電路部分和無線通信部分。主電路部分由空氣開關(guān)K1、K2、濾波器Lv1、專用變頻器V9、能量回饋單元INV、負(fù)荷開關(guān)K3組成；控制電路部分由智能控制單元VNK、霍爾電流傳感器HLH、載荷變送器ZH、管壓變送器GY、套壓變送器TY、油溫變送器YW、交流電流互感器LH、交流電流表A和風(fēng)扇F組成；無線通信部分由無線數(shù)傳模塊WL組成；作為本發(fā)明的一個實(shí)施例，專用變頻器V9可采用REPU-V9系列變頻器，濾波器Lv1可選用REPU-LBQ系列濾波器，在滿足現(xiàn)場供用電要求的情況下，濾波器也可以省去，能量回饋單元INV可選用REPU-INV系列能量回饋單元，智能控制單元VNK可選用REPU-VNK系列智能控制單元，無線數(shù)傳模塊可選用GD230B模塊。載荷變送器ZH可以選用GT-401型載荷變送器，油溫變送器YW可以選用SITRANS TK-L型溫度變送器，管壓變送器GY和套壓變送器TY可以選用CYB-15系列壓力變送器。
三相380V交流電源經(jīng)接線端子X1輸入，接空氣開關(guān)K1、k2進(jìn)線段1，K1、K2輸出段2接濾波器Lv1、專用變頻器V9輸入端子R、S、T和能量回饋單元的輸出，能量回饋單元的輸入接專用變頻器V9的直流輸出PN，專用變頻器V9輸出端子U、V、W接負(fù)荷開關(guān)K3的3段，空氣開關(guān)K1輸出接負(fù)荷開關(guān)K3的1段，負(fù)荷開關(guān)K3的公共段2接抽油機(jī)電動機(jī)。電流互感器LH一次輸入接A相，二次輸出接電流表A，霍爾電流傳感器HLH接智能控制單元VNK，智能控制單元VNK的工作電源接220V交流，智能控制單元VNK的控制端子接專用變頻器V9外部端子，專用變頻器V9的1號串口RS485-1接智能控制單元VNK的1號串口RS485-1，智能控制單元VNK的2號串口RS485-2接無線數(shù)傳模塊WL的串口RS485，載荷變送器ZH、油溫變送器YW、管壓變送器GY、套壓變送器TY安裝于井口，載荷變送器ZH、油溫變送器YW、管壓變送器GY、套壓變送器TY的輸出信號為4-20mA電流信號，接智能控制單元VNK，風(fēng)扇F接智能控制單元VNK的風(fēng)扇控制開關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種抽油機(jī)智能節(jié)能控制柜，其特征在于，包括主電路部分、控制電路部分和無線通信部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抽油機(jī)智能節(jié)能控制柜，其特征在于，所述的主電路部分包括接線端子、專用變頻器、能量回饋單元、工頻和變頻切換電路，所述的工頻和變頻切換電路包括空氣開關(guān)(K1)、空氣開關(guān)(K2)、負(fù)荷開關(guān)(K3)；所述的控制電路部分包括智能控制單元、霍爾電流傳感器、監(jiān)測電路、交流電流互感器、交流電流表、風(fēng)扇，所述的監(jiān)測電路包括載荷變送器、管壓變送器、套壓變送器、油溫變送器；所述的無線通信部分包括無線數(shù)傳模塊；上述接線端子分別接空氣開關(guān)(K1)、空氣開關(guān)(K2)的輸入端(1)，空氣開關(guān)(K2)的輸出端(2)接專用變頻器的輸入端子和能量回饋單元的輸出，專用變頻器的輸出端子接負(fù)荷開關(guān)(K3)的(3)端，空氣開關(guān)(K1)的輸出端(2)接負(fù)荷開關(guān)(K3)的(1)端，負(fù)荷開關(guān)(K3)的公共段(2)接抽油機(jī)電動機(jī)；電流互感器一次輸入接A相，二次輸出接交流電流表，霍爾電流傳感器接智能控制單元，智能控制單元的控制端子接專用變頻器外部端子，專用變頻器與智能控制單元通過各自相應(yīng)串口和控制端子連接，智能控制單元與無線通信部分通過各自相應(yīng)串口連接，載荷變送器、管壓變送器、套壓變送器、油溫變送器安裝于井口，接智能控制單元，風(fēng)扇接智能控制單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種抽油機(jī)智能節(jié)能控制柜，其特征在于，所述的控制柜可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需要增設(shè)濾波器，該濾波器接空氣開關(guān)(K2)的輸出端(2)，該濾波器包括REPU-LBQ系列濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種抽油機(jī)智能節(jié)能控制柜，其特征在于，所述的專用變頻器電流諧波低，啟動時高力矩，運(yùn)行時低力矩、高效率，具有數(shù)字操作面板、外部端子控制功能和通信功能；該專用變頻器包括REPU-V9系列變頻器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種抽油機(jī)智能節(jié)能控制柜，其特征在于，所述的能量回饋單元回饋電網(wǎng)的電流為正弦波形，包括IGBT逆變橋及整流管，同步與正弦波控制驅(qū)動電路，輸出電抗器；該能量回饋單元包括REPU-INV系列能量回饋單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種抽油機(jī)智能節(jié)能控制柜，其特征在于，所述的智能控制單元包括具有多路A/D輸入和D/A(或PWM)輸出外圍電路、片內(nèi)ROM和RAM存儲單元的MCU或DSP、模擬信號放大電路、數(shù)字信號輸入與隔離電路、數(shù)字信號輸出與隔離功放電路、模擬信號輸出與隔離功放電路；該智能控制單元包括REPU-VNK系列智能控制單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種抽油機(jī)智能節(jié)能控制柜，其特征在于，所述的無線數(shù)傳模塊具有RS232或RS485串口和無線數(shù)據(jù)傳送功能；該模塊可采用GD230B模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種抽油機(jī)智能節(jié)能控制柜，其特征在于，所述的載荷變送器包括GT-401型載荷變送器，所述的管壓變送器和套壓變送器包括CYB-15系列壓力變送器，所述的油溫變送器包括SITRANS TK-L型溫度變送器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抽油機(jī)智能節(jié)能控制柜，包括主電路部分、控制電路部分和無線通信部分。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有高效節(jié)能、降低采油工人勞動強(qiáng)度、降低抽油機(jī)電動機(jī)損壞率、降低抽油機(jī)供電電網(wǎng)故障率、提高采油時率、提高油田采油自動化管理與監(jiān)測水平等特點(diǎn)，同時，由于本發(fā)明模塊式結(jié)構(gòu)，因此，還具有維護(hù)、維修、保養(yǎng)簡單、所述各組件技術(shù)升級方便的特點(diǎn)。
文檔編號E21B44/00GK101063873SQ20061002625
公開日2007年10月31日 申請日期2006年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月29日
發(fā)明者譚雪開, 趙計(jì)山, 羅章勇, 羅林濤 申請人:上海立普能源技術(shù)有限公司