[实用新型]一种横梁式抽油机负荷传感器标定系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及油田抽油机示功图的测量系统，由其涉及一种横梁式抽油机负荷传感器标定系统。

背景技术

计算和绘制油田抽油机示功图需要测出抽油机光杆的位移值和每一位移值对应的负荷值。目前，横梁式抽油机负荷测量，直接测量光杆的拉力，这种测量方法准确。但是，由于油井经常作业(维修，下同)，作业的过程中要把光杆拆除，作业人员不会把它作为一个精细的设备，导致一方面在作业的过程中经常损坏，另一方面每次作业结束后，由于技术人员不在场，不能及时恢复，这已经成为油井测控系统长期稳定运行的阻碍。近年来，人们通过抽油机横梁的形变来测量负荷，但始终没有解决安装的一致性和数据的准确性，使这种方式不能实际使用。本实用新型采用计算机、A/D、D/A等技术及软件算法，依据标准负荷传感器对横梁负荷传感器进行标定，解决了安装不便和数据不准的问题，实现了在横梁上安装负荷传感器进行示功图测量的目标。

发明内容

本实用新型针对现有油田抽油机示功图测量系统受作业影响和横梁式负荷传感器测量精度差的问题，提供一种横梁式抽油机负荷传感器标定系统及其标定方法，以实现负荷传感器长期稳定运行的目标。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种横梁式抽油机负荷传感器标定系统，它包括横梁式负荷传感器、标定设备、标准负荷传感器和数据采集设备，其中横梁式负荷传感器安装在抽油机横梁上，它通过电缆与标定设备连接；标定设备安装在抽油机横梁的摆动支点正上方，它通过电缆与数据采集设备连接；标准负荷传感器安装在抽油机驴头的光杆上，它通过电缆与数据采集设备连接。

所述负荷传感器安装的位置可在抽油机横梁前端即驴头端的下面或侧面或上面；也可安装在抽油机横梁后端的下面或侧面或上面。

所述负荷传感器通过4芯电缆与负荷传感器连接；标定设备通过5芯电缆与数据采集设备连接；标准负荷传感器通过2芯电缆与数据采集设备连接。

所述标定设备包括标准负荷传感器处理和采集电路、测量负荷传感器处理和采集电路、角位移处理和采集电路，它们均与CPU输入端连接，CPU输出端分别与负荷传感器变换和输出电路以及位移传感器变换和输出电路连接，同时CPU还与485接口电路双向通信。

所述标准负荷传感器处理和采集电路包括依次连接的电压/电路变换和保护电路、低通滤波器、A/D转换器，其中电压/电路变换和保护电路输入端与标准负荷传感器连接，A/D转换器输出端则与CPU输入端连接。

所述测量负荷传感器处理和采集电路包括依次连接的模拟加法器、放大电路、低通滤波器、A/D转换器，其中放大电路输入端与负荷传感器连接，A/D转换器输出端与CPU输入端连接。

角位移处理和采集电路包括依次连接的角位移传感器角度/电压变换电路、低通滤波器和A/D转换器，其中A/D转换器输出端与CPU的输入端连接。

所述负荷传感器变换和输出电路包括D/A转换器，它包括一路依次连接的D/A转换器和电压/电流变换电路，其中D/A转换器的输入端与CPU的输出端连接，电压/电流变换电路输出4-20mA的负荷输出；

所述位移传感器变换和输出电路包括另一路依次连接的D/A转换器、电压/电流变换电路，其中电压/电流变换电路输出4-20mA的位移输出。

本实用新型的标定方法步骤为，

a.标定时，在抽油机光杆上安装一台标准负荷传感器，其输出为4-20mA的形式接入数据采集设备的标准负荷输入端；

b.标定设备中，在横梁式负荷传感器电桥的信号输出端，用模拟加法器加入一个300mV正电压，然后经过放大、滤波后送入A/D转换电路，它会在抽油机的一个冲程即一个周期内，形成一个变化的数字信号输入CPU；

c.标准负荷传感器信号在电流-电压变换后，经滤波后进入A/D转换器，也输出一个冲程内变化的数字信号进入CPU；

d.CPU在1-2个冲程内建立准负荷传感器和横梁式负荷传感器的对应关系，方法为：两台负荷传感器根据精度要求，在一个冲程内各采集128个或256个或更多的数据，并在平面座标内形成一条曲线，存储到EEPROM内，这就完成了标定；在标准负荷传感器拆除后，CPU将所形成曲线相邻的两点之间视为线性区间，横梁式负荷传感器每采集到一个数据，要么落到原来采集点上，要么落到127个或255个区间内，然后，以线性计算出当前光杆上的实际负荷值，并通过D/A转换电路和电压-电流变换电路，输出对应的电流值到数据采集设备；