專(zhuān)利名稱(chēng)：螺桿泵井計(jì)量診斷綜合測(cè)試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種儀器儀表，具體涉及一種螺桿泵采油井計(jì)量診斷綜合測(cè)試 儀。
技術(shù)背景目前，中國(guó)專(zhuān)利CN200420112567. X公開(kāi)了一種“螺桿泵工況綜合診斷測(cè)試儀”，以 下簡(jiǎn)稱(chēng)“診斷測(cè)試儀”，它由光桿扭矩傳感器1、電流電壓傳感器2、井口壓力傳感器3、井口 4、數(shù)據(jù)信號(hào)采集系統(tǒng)5、減速箱6、光桿7、光桿卡子8、計(jì)算機(jī)9、組成。“診斷測(cè)試儀”采用了 在光桿上依次接有光桿扭矩傳感器、減速箱，減速箱下為井口，在井口上接有壓力傳感器， 數(shù)據(jù)信號(hào)采集系統(tǒng)。“診斷測(cè)試儀”的光桿扭矩傳感器、電流電壓傳感器、井口壓力傳感器等 與微處理器連接，測(cè)試結(jié)束后，需要理論上位機(jī)軟件即螺桿泵工況綜合診斷軟件進(jìn)行工況 分析后，方可得出診斷結(jié)果，輸入?yún)⒘慷?，取?zhǔn)取全參量難，固定理論軟件分析現(xiàn)場(chǎng)工況不 同的采油井，很難實(shí)用化。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種利用包括筆記本電腦、無(wú)線接收天線、無(wú)線發(fā)射器 和傳感器扭矩、拉力、轉(zhuǎn)速來(lái)完成螺桿泵采油井井口輸油管線三相流流量、單井日產(chǎn)液量、 環(huán)空液面等測(cè)量及建議性工況診斷的目的。上述的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)螺桿泵井計(jì)量診斷綜合測(cè)試儀，其組成包括筆記本電腦或掌上電腦PDA、工業(yè)控 制PC104機(jī)，所述的筆記本電腦通過(guò)導(dǎo)線連接無(wú)線接收天線，所述的無(wú)線接收天線裝有接 收模塊，所述的接收模塊通過(guò)接收信號(hào)連接無(wú)線發(fā)射器中的發(fā)射模塊，所述的無(wú)線發(fā)射器 連接傳感器。所述的螺桿泵井計(jì)量診斷綜合測(cè)試儀，所述的無(wú)線接收天線連接筆記本電腦的 USB 接口。有益效果1.本實(shí)用新型直接對(duì)拉力、扭矩或轉(zhuǎn)速進(jìn)行處理，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)建立模型，測(cè) 試完畢后即可給出測(cè)試結(jié)果，輸入?yún)⒘可?，?shí)現(xiàn)對(duì)螺桿泵工況的正確實(shí)時(shí)診斷，不需要螺桿 泵工況綜合診斷軟件進(jìn)行工況診斷。2.本實(shí)用新型的測(cè)試數(shù)據(jù)及診斷結(jié)果直接存入文件，便于回放及查看數(shù)據(jù)，操作 方便，針對(duì)性強(qiáng)。3.本實(shí)用新型測(cè)試結(jié)束時(shí)直接給出工況診斷結(jié)果，不需要上位機(jī)軟件即螺桿泵工 況綜合診斷軟件分析，不需要借助減速箱改變扭矩或轉(zhuǎn)速。4.本實(shí)用新型測(cè)試完畢后給出螺桿泵采油井井口輸油管線三相流流量、單井日產(chǎn) 液量、環(huán)空液面、建議性工況診斷結(jié)果包括桿斷、參數(shù)高、參數(shù)低、漏失、有無(wú)磨損等。5.本實(shí)用新型在工業(yè)領(lǐng)域普遍推廣，對(duì)螺桿泵采油井的生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。[0013]6.本實(shí)用新型根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的數(shù)據(jù)及對(duì)工況的了解建立過(guò)程模型，制做一款實(shí) 用化的螺桿泵井計(jì)量診斷綜合測(cè)試儀，降低測(cè)試成本、節(jié)能降耗，便于螺桿泵生產(chǎn)過(guò)程的管理。

附圖1為本產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2為本產(chǎn)品的電路圖。附圖3為本產(chǎn)品中應(yīng)變片電橋的原理圖。附圖4為本產(chǎn)品中前置放大器一路的電路圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 螺桿泵井計(jì)量診斷綜合測(cè)試儀，其組成包括筆記本電腦或掌上電腦PDA、工業(yè)控 制PC104機(jī)，所述的筆記本電腦1通過(guò)導(dǎo)線2連接無(wú)線接收天線3，所述的無(wú)線接收天線3 裝有接收模塊，所述的接收模塊通過(guò)接收信號(hào)連接無(wú)線發(fā)射器4中的發(fā)射模塊，所述的無(wú) 線發(fā)射器4連接傳感器5，所述的傳感器帶有扭矩、拉力和轉(zhuǎn)速。所述的螺桿泵井計(jì)量診斷綜合測(cè)試儀，所述的無(wú)線接收天線有USB接口，所述的 USB接口連接筆記本電腦。實(shí)施例2 實(shí)施例1所述的螺桿泵井計(jì)量診斷綜合測(cè)試儀，在運(yùn)行中螺桿泵采油井的工況改 變前，傳感器持續(xù)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)拉力、扭矩及轉(zhuǎn)速工況改變前的信號(hào)，工況改變后如停機(jī)或變 頻調(diào)參或采油井油管中采出液體注入環(huán)套中，運(yùn)行一段時(shí)間，使環(huán)空液面發(fā)生變化，采油井 持續(xù)該工況狀態(tài)下運(yùn)行一段時(shí)間(t)。再恢復(fù)到工況改變前狀態(tài)運(yùn)行，測(cè)量工況改變后的 拉力或扭矩。螺桿泵采油井經(jīng)過(guò)上面的運(yùn)行過(guò)程后，采油井的環(huán)空(油管與套管之間)液 面發(fā)生變化，環(huán)空液面變化導(dǎo)致井上傳感器測(cè)量拉力或扭矩前、后的值發(fā)生變化。拉力或扭 矩前、后測(cè)量值的變化量與環(huán)套液面前、后的變化量建立模型，根據(jù)工況變化前后測(cè)量的時(shí) 間(t)，即可轉(zhuǎn)換成井口輸油管線三相流流量及單井日產(chǎn)液量，環(huán)空液面、建議性工況診斷 包括桿斷、參數(shù)高、參數(shù)低、漏失、有無(wú)磨損等；螺桿泵采油井所測(cè)量的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò) 化管理，將測(cè)量數(shù)據(jù)上傳，限制對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的查詢(xún)、修改、刪除的權(quán)限。實(shí)施例3 實(shí)施例1或2所述的螺桿泵井計(jì)量診斷綜合測(cè)試儀，所述的傳感器將扭矩、拉力信 號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)前置放大后送入A/D，單片機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，經(jīng)天線發(fā)送，筆機(jī)本 無(wú)線接收，筆機(jī)本主機(jī)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)分析處理，測(cè)試結(jié)束即可給出井口三相流流量、單井日產(chǎn) 液量、液面，以及工況的建議性診斷結(jié)果，測(cè)試完畢的數(shù)據(jù)文件由曲線回放軟件形成報(bào)表， 數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)化管理等。所述的扭矩傳感器、拉力傳感器及轉(zhuǎn)速傳感器均采用電阻電橋應(yīng)變片式傳感器； 在電橋式檢測(cè)電路中，后面接的前置放大器通常為差動(dòng)放大器，所述的應(yīng)變片電橋，其中Rl 為工作電阻，工作時(shí)，只有它的阻值隨形變發(fā)生變化。ARl為Rl的變化值。初始狀態(tài)下Uo
4[0027]U 0 =——-——---U
DD /ν >
K jK jK 3
R2R2 R4AR設(shè)橋臂比"=I由電橋初始平衡時(shí)，圖= Ι舍去分母中的$可得，
1 91 3 9Al ，
ττ η ARIttU0 =-J-—U
{\ + n ) R1為了使用電橋電器靈敏度最大，實(shí)際中，取隊(duì)=R2，即η = 1，貝1J，
TT U AR,U0 = —由于傳感器檢測(cè)元件的輸出電壓很小，通常不超過(guò)十幾毫伏，而轉(zhuǎn)速信號(hào)只有幾 毫伏，這么弱的信號(hào)單片機(jī)是無(wú)法處理的，也容易被噪聲干擾而淹沒(méi)。因此需要將這個(gè)微弱 的電壓信號(hào)進(jìn)行放大，前置放大器的作用是把傳感器檢測(cè)的信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯笳翁幚?后送給單片機(jī)。前置放大電路有三路，分別用來(lái)放大拉力、扭矩及轉(zhuǎn)速傳感器的輸出電壓。三路的 電路設(shè)計(jì)是完全一樣的，雖然測(cè)量中各傳感器的輸出電壓不一樣，但是可以通過(guò)調(diào)節(jié)電位 器Wl和W2來(lái)控制最終的輸出電壓UO，使其滿足后續(xù)A/D轉(zhuǎn)換的要求。ARl及Rl、R2、R3、 R4構(gòu)成第一級(jí)差動(dòng)放大器。這種接法可以使電路的輸出電壓與傳感器工作電阻的相對(duì)變化 率呈很好的線性關(guān)系，利于A/D轉(zhuǎn)換后的測(cè)量標(biāo)定。傳感器的輸出電壓Ui相當(dāng)于差動(dòng)放大 器的共模輸入，由理想運(yùn)放的“虛短”、“虛地”特性，有Ua = Ubυα^-^-φχ-υ,) + υι
K2 + -Zv1 R,以上三式聯(lián)立可求得-.Ui =-^U1
Κ\ + Κ3在螺桿泵綜合測(cè)試儀的發(fā)射采樣部分中，單片機(jī)系統(tǒng)是它的核心部分，螺桿泵計(jì) 量診斷綜合測(cè)試儀使用一種高性能嵌入式微控制器的芯片。工作時(shí)，該部分還要隨同螺桿 泵的光桿做旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)。CPU將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)處理后，通過(guò)其串行口將數(shù)據(jù)送給無(wú)線數(shù) 傳模塊，通過(guò)無(wú)線模塊以無(wú)線的方式在單片機(jī)和上位機(jī)之間建立起數(shù)據(jù)通信。因此本設(shè)計(jì) 要求所選用的單片機(jī)應(yīng)該具有速度快、穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)。螺桿泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)下理論公式及各種模型如下1 扭矩M井口扭矩轉(zhuǎn)由子自身扭矩(Ml)、舉升液體的有功扭矩(M2)、桿液磨擦扭矩(M3)、 扶正器扭矩組成(M4)，具體的公式如下
權(quán)利要求一種螺桿泵井計(jì)量診斷綜合測(cè)試儀，其組成包括筆記本電腦或掌上電腦PDA、工業(yè)控制PC104機(jī)，其特征是所述的筆記本電腦通過(guò)導(dǎo)線連接無(wú)線接收天線，所述的無(wú)線接收天線裝有接收模塊，所述的接收模塊通過(guò)接收信號(hào)連接無(wú)線發(fā)射器中的發(fā)射模塊，所述的無(wú)線發(fā)射器連接傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿泵井計(jì)量診斷綜合測(cè)試儀，其特征是所述的無(wú)線接收 天線連接筆記本電腦的USB接口。
專(zhuān)利摘要螺桿泵井計(jì)量診斷綜合測(cè)試儀?！霸\斷測(cè)試儀”的光桿扭矩傳感器、電流電壓傳感器、井口壓力傳感器等與微處理器連接，測(cè)試結(jié)束后，需要理論上位機(jī)軟件即螺桿泵工況綜合診斷軟件進(jìn)行工況分析后，方可得出診斷結(jié)果，輸入?yún)⒘慷?，取?zhǔn)取全參量難，固定理論軟件分析現(xiàn)場(chǎng)工況不同的采油井，很難實(shí)用化。本產(chǎn)品，其組成包括筆記本電腦或掌上電腦PDA、工業(yè)控制PC104機(jī)，所述的筆記本電腦(1)通過(guò)導(dǎo)線(2)連接無(wú)線接收天線(3)，所述的無(wú)線接收天線裝有接收模塊，所述的接收模塊通過(guò)接收信號(hào)連接無(wú)線發(fā)射器(4)中的發(fā)射模塊，所述的無(wú)線發(fā)射器連接傳感器(5)，所述的傳感器帶有扭矩、拉力和轉(zhuǎn)速。實(shí)用新型用作螺桿泵井計(jì)量診斷。
文檔編號(hào)F04B51/00GK201705647SQ20102011250
公開(kāi)日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者王偉, 金凱, 金奇峰 申請(qǐng)人:哈爾濱斯特凱峰電子有限公司