專利名稱：智能型節(jié)能保護(hù)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于油井抽油機(jī)電機(jī)控制器技術(shù)領(lǐng)域，具體適用于油井抽油機(jī)，為抽油機(jī)電機(jī)的運(yùn)行提供過載、堵轉(zhuǎn)、缺相、三相不平衡、過熱等保護(hù)功能以及實(shí)現(xiàn)油井井下電加熱器智能化控制的一種智能化、數(shù)字化、節(jié)能型的裝置。
背景技術(shù)：
目前，抽油機(jī)電機(jī)保護(hù)控制器大致有以下幾種方式1、熱繼電器，采用雙金屬片熱原理，過載保護(hù)值不準(zhǔn)確，易受環(huán)境溫度的影響，缺相保護(hù)不靈敏，現(xiàn)已逐漸淘汰不再使用。2、普通模擬電路保護(hù)器，采用普通電路，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用電位器設(shè)定保護(hù)電流，電流設(shè)置不準(zhǔn)確，保護(hù)不可靠；無法實(shí)現(xiàn)更多復(fù)雜功能，不利于產(chǎn)品升級(jí)換代。3、普通數(shù)字電機(jī)保護(hù)器，采用數(shù)字電路，只具有電機(jī)保護(hù)功能，不具有井下電加熱器智能控制功能。
另外，油田各采油廠油井許多是高凝油和特稠油，這種油井必須要采用井下加熱方式，為此，各采油廠許多油井都采用了電加熱裝置，這種裝置的功率都較大(30-75KW)，雖然有些電加熱采用了中頻可調(diào)功率及定時(shí)加熱的方式，但由于功率的設(shè)置調(diào)節(jié)和定時(shí)時(shí)間的設(shè)置是采油工人為設(shè)置，這樣必然存在人員的素質(zhì)和責(zé)任心的問題；更何況井下情況復(fù)雜，憑經(jīng)驗(yàn)是不可能很好的解決井下加熱功率的設(shè)置問題；所以在很多情況下，為了能使抽油機(jī)正常工作和保險(xiǎn)起見，人為調(diào)高加熱功率和延長(zhǎng)加熱時(shí)間，甚至不需要“長(zhǎng)送”的油井也“長(zhǎng)送”，造成能源的極大的浪費(fèi)，造成石油開采成本的不斷上升，直接影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。如果能合理檢測(cè)井下負(fù)荷的大小(井下負(fù)荷與加熱有直接的關(guān)系)，即可解決加熱功率的設(shè)置問題(或者是“間送”時(shí)間的設(shè)置)。
目前，油井電加熱自動(dòng)控制的改造方案，大致有以下幾種1、加裝載荷傳感器，可有效的檢測(cè)載荷的大小(可通過載荷的大小控制加熱)，但缺點(diǎn)是改裝困難，成本高，可靠性不高。2、在井口加裝溫度傳感器，可檢測(cè)溫度控制電加熱裝置，缺點(diǎn)是改裝困難，溫度易受環(huán)境溫度的影響(北方地區(qū)冬天和夏天野外的溫差可達(dá)80度以上)，效果也不是太理想。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上存在的問題，申請(qǐng)人研制了一種可對(duì)抽油機(jī)負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)負(fù)荷大小控制電加熱裝置，避免以往電加熱裝置常送和定時(shí)間送的弊端，可有效的達(dá)到節(jié)能的智能型節(jié)能保護(hù)控制器。
本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是殼體由前殼體和后蓋組成，殼體面板設(shè)有顯示窗口及按鍵，后蓋上設(shè)有外引接線端子，殼體上有三個(gè)穿線孔；殼體內(nèi)設(shè)有三個(gè)電流互感器和一塊線路板；互感器套在三個(gè)穿線孔上，通過導(dǎo)線與線路板連接；線路板由電源變壓器、中央處理器、儀表放大器、A/D檢測(cè)芯片、存儲(chǔ)器和顯示電路元件組成；線路板通過導(dǎo)線與后蓋上的接線端子連接；通過互感器、儀表放大器、A/D檢測(cè)芯片檢測(cè)電機(jī)的三相電流、三相電壓，再通過中央處理器的軟件計(jì)算、處理，實(shí)現(xiàn)電機(jī)功率的自動(dòng)切換以及電加熱的智能化控制，電加熱的控制采用功率檢測(cè)方式。
本實(shí)用新型采用美國(guó)INTEL公司工業(yè)控制專用微電腦中央處理器(以下簡(jiǎn)稱單片機(jī))為控制核心，電流、有功功率的采集采用高精度傳感器結(jié)合進(jìn)口儀表專用運(yùn)算放大器和電量采集專用芯片；同時(shí)還在線路中采用先進(jìn)的WatchDog(即“看門狗”電路)，防止因各種干擾而造成的死機(jī)現(xiàn)象，具有功能強(qiáng)大、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)；軟件采用C語言編制，具有完善的功能及可靠的性能；控制器是專門針對(duì)抽油機(jī)井下電加熱裝置和高轉(zhuǎn)差率抽油機(jī)專用電機(jī)的工作特點(diǎn)而設(shè)計(jì)。
另外，本實(shí)用新型還具有完善的電機(jī)保護(hù)控制功能，本實(shí)用新型結(jié)合高轉(zhuǎn)差率抽油機(jī)專用電機(jī)的周期變化的負(fù)荷特點(diǎn)，對(duì)電機(jī)的過載、缺相、三相不平衡、過熱及堵轉(zhuǎn)進(jìn)行可靠的保護(hù)，可實(shí)時(shí)顯示電機(jī)三相電流、平均電流及三相有功功率，可顯示各種故障類型，具有完善的保護(hù)控制功能。
三種裝置的綜合對(duì)比

由于本實(shí)用新型采取了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、采用進(jìn)口專用芯片，可靠性高，性能穩(wěn)定；2、可自動(dòng)、智能化的控制電加熱，節(jié)電率達(dá)20-50％；3、完善的電機(jī)保護(hù)功能，合理、有效地運(yùn)用硬件資源；4、安裝容易，不需人工維護(hù)，使用壽命可達(dá)10年以上。
以下結(jié)合附圖及實(shí)例，對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本實(shí)用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖圖3是本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理圖具體實(shí)施方式
參看圖1、圖2、圖3，本實(shí)用新型的外殼1采用阻燃ABS工程塑料，殼體1由前殼體和后蓋組成，殼體面板設(shè)有顯示窗口及按鍵，以提供用戶操作界面；后蓋上設(shè)有外引接線端子，分別提供控制器電源和控制信號(hào)輸出；殼體1上有三個(gè)穿線孔2，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)電機(jī)引接線穿過此孔；本實(shí)用新型水平安裝后，后蓋在前殼體下方，可有效避免雨水流入控制器內(nèi)，即控制器有防水功能；本實(shí)用新型內(nèi)部設(shè)有三個(gè)電流互感器12和一塊線路板11；互感器12套在三個(gè)穿線孔2上，通過導(dǎo)線與線路板連接；線路板11上由電源變壓器6、中央處理器3、儀表放大器9、A/D檢測(cè)芯片5、存儲(chǔ)器4和顯示電路10元件組成；線路板11通過導(dǎo)線與后蓋上的接線端子連接；電機(jī)電流通過三相電流互感器轉(zhuǎn)換為小信號(hào)的電流信號(hào)，與電流互感器連接的儀表放大器對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行處理后，送給與儀表放大器相連接的A/D檢測(cè)芯片5，通過A/D轉(zhuǎn)換后，原來的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再送入與A/D檢測(cè)芯片相連接的中央處理器(CPU)；CPU接收到來自A/D檢測(cè)芯片的數(shù)字電流、電壓信號(hào)后，經(jīng)內(nèi)部的程序和硬件電路處理；一方面將檢測(cè)的數(shù)據(jù)傳送給與之相連接的顯示電路，提供人機(jī)界面，供用戶讀取數(shù)據(jù)；另一方面CPU內(nèi)的程序根據(jù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)確定電機(jī)的工作狀態(tài)，相應(yīng)的發(fā)送信號(hào)給與之相連接的電機(jī)保護(hù)控制單元7和電加熱控制單元8；電機(jī)保護(hù)控制單元7控制電機(jī)的運(yùn)行，電加熱控制單元8控制井下電加熱器的運(yùn)行；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與CPU連接，負(fù)責(zé)存放用戶設(shè)定的各種參數(shù)，即使掉電也能保證設(shè)定數(shù)據(jù)不丟失。
本實(shí)用新型的工作原理如下電機(jī)的電流信號(hào)及電壓必須有高精度的傳感器采集，在經(jīng)過專用運(yùn)算放大器放大到合適的電壓信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送入給中央處理器；在這一系列的處理中要保證各個(gè)環(huán)節(jié)的處理精度，這樣才能準(zhǔn)確的檢測(cè)電機(jī)的電流和電壓，為自動(dòng)控制電加熱提供可靠的數(shù)據(jù)；為保證信號(hào)的準(zhǔn)確，我們采用高精度的進(jìn)口芯片；中央處理器(CPU)，它實(shí)際上是個(gè)微型電腦，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換芯片來的電流數(shù)字信號(hào)在CPU中經(jīng)專門設(shè)計(jì)的軟件計(jì)算、處理，來自動(dòng)控制電加熱的工作與否，實(shí)現(xiàn)最佳的、智能化的控制，即保證抽油機(jī)的可靠運(yùn)行，又實(shí)現(xiàn)最佳的節(jié)能效果；同時(shí)，CPU可根據(jù)電流的大小對(duì)電機(jī)的過載、堵轉(zhuǎn)、缺相等全面的保護(hù)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可保存設(shè)置的各項(xiàng)參數(shù)，如電機(jī)的額定電流、加熱控制的上、下限功率等系列參數(shù)，即使掉電也不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。執(zhí)行控制單元，由CPU來的控制信號(hào)，經(jīng)可靠的繼電器，控制電機(jī)的運(yùn)行、停止，電加熱的運(yùn)行與否；顯示電路，提供人機(jī)界面，顯示各種數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1.一種智能型節(jié)能保護(hù)控制器，其特征在于殼體由前殼體和后蓋組成，殼體面板設(shè)有顯示窗口及按鍵，后蓋上設(shè)有外引接線端子，殼體上有三個(gè)穿線孔；殼體內(nèi)設(shè)有三個(gè)電流互感器和一塊線路板；互感器套在三個(gè)穿線孔上，通過導(dǎo)線與線路板連接；線路板由電源變壓器、中央處理器、儀表放大器、A/D檢測(cè)芯片、存儲(chǔ)器和顯示電路元件組成；線路板通過導(dǎo)線與后蓋上的接線端子連接。
專利摘要本實(shí)用新型為油井抽油機(jī)電機(jī)控制器技術(shù)領(lǐng)域提供一種智能化、數(shù)字化、節(jié)能型的裝置，其主要特征是殼體由前殼體和后蓋組成，殼體面板設(shè)有顯示窗口及按鍵，后蓋上設(shè)有外引接線端子，殼體上有三個(gè)穿線孔；殼體內(nèi)設(shè)有三個(gè)電流互感器和一塊線路板；互感器套在三個(gè)穿線孔上，通過導(dǎo)線與線路板連接；線路板由電源變壓器、中央處理器、儀表放大器、A/D檢測(cè)、存儲(chǔ)器和顯示電路等元件組成；線路板通過導(dǎo)線與后蓋上的接線端子連接。由于本實(shí)用新型采取了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有可靠性高，性能穩(wěn)定；節(jié)電率高，安裝容易，不需人工維護(hù)，使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H05K5/00GK2896635SQ20062002996
公開日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2006年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月26日
發(fā)明者喬書勇, 黎小兵 申請(qǐng)人:河南油田亞盛電器有限責(zé)任公司