[实用新型]抽吸采油装置自动控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及自动控制领域，具体的说是一种对抽吸采油装置实现自动控制的系统。

背景技术

目前，我国油井大多数以机械采油为主。机械采油主要以抽油机、抽油杆及井下活塞泵系统为主，抽油机通过抽油杆柱带动井下活塞泵作往复运动并将井下原油举升到地面。由于这种工作原理使得井下活塞与泵筒、抽油杆与油管需要交替承受整个泵深的液柱压力，且冲程小、载荷大且交替变化大。基于这些问题，有必要研发更高效的抽油设备是我国油田生产的需要。

中国专利200820097493.5中介绍了一种自动抽吸采油装置，增设了载荷传感器以及转数、转速传感器，由单片机实现采油的自动控制，解决了现有机械采油技术中的一些不足，但实际应用发现：该自动抽吸采样装置采用工业用电供电，耗电量大，也不环保；同时，由于控制的硬件过多，单片机的程序编辑比较复杂，抗干扰能力也比较差，可靠性差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种抽吸采油装置自动控制系统，具有节能、环保的特点，并且能提高控制系统的可靠性和稳定性。

为达到上述目的，本实用新型表述一种抽吸采油装置自动控制系统，包括有触摸屏、井口滑轮旋转编码器、滚筒旋转编码器、井口荷重传感器、变频器、电机抱闸机构和滚筒变频电机，其关键在于：还包括有可编程控制器、太阳能光伏阵列、光伏DC/AC逆变器和双电源自动转换开关。

所述太阳能光伏阵列的正、负极输出端分别连接光伏DC/AC逆变器的正、负极输入端，该光伏DC/AC逆变器的三相输出端连接双电源自动转换开关的常用三相输入端，光伏DC/AC逆变器的中性线输出端连接双电源自动转换开关的常用中性线输入端，所述双电源自动转换开关的备用三相输入端与380V工业用电的三相输出端连接，备用中性线输入端与380V工业用电的中性线端连接。

所述双电源自动转换开关的三相输出端与变频器的三相输入端连接，为变频器供电；双电源自动转换开关的单个相线输出端与中性线输出端组成单相电源，为可编程控制器和电机抱闸机构供电；所述单相电源还经开关电源为触摸屏供电。

所述可编程控制器的数据传输端通过RS422总线与触摸屏连接，可编程控制器的荷重信号输入端经模数转换器连接井口荷重传感器的输出端，可编程控制器的第一、第二编码器输入端分别与井口滑轮旋转编码器、滚筒旋转编码器的信号输出端连接，可编程控制器的电机控制端连接变频器的控制信号接收端，变频器的三相输出端连接滚筒变频电机的三相电源输入端，变频器的抱闸控制端经接触器连接电机抱闸机构。

太阳能光伏阵列将太阳能转换成直流电，经光伏DC/AC逆变器直流电逆变为交流电，为变频器、触摸屏、可编程控制器和电机抱闸机构供电。利用太阳能作为整个控制系统的常用电源，环保，节能，符合目前国家提倡的绿色能源的响应。同时利用双电源自动转换开关在太阳能和工业电之间转换，在太阳能不足的时候(阴雨天或夜间)启用工业电，保证了控制系统连续作业的用电需求，使系统运行可靠。

可编程控制器相比单片机而言，具有编程简单，抗干扰能力强、运行稳定性和可靠性高等特点，因此采用可编程控制器，提高了控制系统的稳定性和可靠性。

井口滑轮旋转编码器安装在井口滑轮侧部端面，用于计算滑轮转数，并将数据输入到可编程控制器，实现抽子的位置、速度控制；滚筒旋转编码器安装在滚筒侧面端面，用于计算滚筒转数和转速，并将数据输入到可编程控制器，实现原点的定位。

井口荷重传感器安装在井口滑轮底座上，其信号经模数转换器转换成数字信号后传送至可编程控制器，可编程控制器根据该信号计算采油产量，并判断牵引绳是否超重或卡住，可以在超重或卡住时及时报警。

触摸屏用于显示系统运行状态、采油产量统计、控制操作及进行参数设置。

变频器根据可编程控制器的控制信号，能对滚筒变频电机进行正转、反转、停止的控制，还能调节滚筒变频电机的运行速度：高速、低速、中速，从而实现抽子的平稳往复循环工作；变频器还能控制电机抱闸机构实现对滚筒变频电机的抱闸。

所述可编程控制器与单相电源的相线之间还依次串接有PLC启动按钮和急停按钮。

所述可编程控制器还设置有三个档位控制端，分别连接手动档位、回原点档位、自动档位；可编程控制器还设置有五个执行按钮控制端，分别连接自动停止按钮、自动启动按钮、原点按钮、上升按钮和下降按钮。使本系统不仅能够利用触摸屏进行控制，还能通过档位按钮和执行按钮进行控制，使控制平台多样化。