[实用新型]一种抽油系统的控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种控制系统，尤其是一种应用于井下抽油系统的控制系统。

背景技术

目前我国和世界其它产油国家，油田上都广泛使用潜油电机来驱动潜油电泵来汲取原油，传统的潜油电泵系统，其动力源主要是二极三相异步电动机，现有的采油系统在采油工艺配套中存在如下问题：

一是与离心潜油泵配套时因电机转速低于同步转速，电机效率和功率因数偏低。

二是与潜油螺杆泵配套上时，转速过高很难经过转速器将速度降低到与螺杆泵相适应的转速，即使采用减速器也大大的提高了采油成本和降低了系统的效率，若采用变频调速装置，使电机长期处于低频工作状态又容易引起电机的温升加快，引起电机故障。系统不能实现灵活控制，效率低。

三是传统的潜油电泵系统即使采用变频控制，其电机控制柜往往置于地面，交流电在传输至电机时由于是远距离传输，能量损耗严重，进一步降低了系统的效率。

随着新技术的发展，伺服技术的逐渐成熟，伺服潜油抽油系统成为潜油抽油系统的一种发展趋势。公开号为CN228745Y的文献提出了一种稀土永磁潜油电动机，但它总得来说只是在原有异步潜油电机的基础上通过在转子上嵌入永磁体来改善同步转速的问题，局限于电机本体，没有解决转速可调的问题，并且在低速场合的应用仍然很困难，效率也不是很高。公开号为CN2627715Y的文献也公开了一种稀土永磁同步潜油电机，不足之处依然是在其节能以及速度调节上的缺乏。虽然结合变频控制器使用仍然存在节能率低的问题。

另外，由于潜油电机基本是在井下几百到几千米的井下，而现有的潜油电机通常使用交流电机，潜油电机使用的三相交流电源将从地面传输到井下几百到几千米的地方，因此，电能在传输上损耗非常大。而现有的控制系统无法解决该问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种抽油系统的控制系统，使抽油系统的节能性、可控性好，电动机的调速范围大，功率因数高，从而实现油井的柔性生产。

本实用新型所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种抽油系统的控制系统，包括位于井下的伺服电机、电机控制模块和采集电机运行信息的传感器；其特征在于，还包括位于地面上的电源模块和地面控制模块；所述电源模块将地面上的三相交流电转换为直流电输入到井下的电机控制模块；所述地面控制模块与所述电机控制模块通信，将用户指令和设定的参数发送给电机控制模块；所述电机控制模块接收所述地面控制模块发送来的指令和参数及传感器发送来信息，控制伺服电机工作。

优选地，所述地面控制模块包括地面处理单元、电源检测单元、地面通信单元和人机交互界面；所述人机交互界面用于提供用户设定指令和参数，并进行相关显示；所述电源检测单元用于检测所述电源模块是否正常，并将检测结果发送给所述地面处理单元；所述通信单元用于与井下电机控制模块通信。

优选地，所述电机控制模块包括井下处理单元、电机驱动单元和井下通信单元；

所述井下通信单元与地面通信单元相连接，用于接收地面通信单元发送的指令和参数并传递给井下处理单元；

所述井下处理单元接收传感器发送来的关于电机运行的信息，根据用户的指令和设定的参数及传感器发送来的信息，生成相应的控制信号给电机驱动单元；

所述电机驱动单元根据该控制信号，将直流电转换成三相电驱动所述伺服电机运行。

优选地，所述传感器为用于采集电机轴位置信息的位置检测装置。

优选地，所述位置检测装置为光电式传感器或磁电式传感器。

其中，所述磁电式传感器的具体结构如下：包括传感器本体、不锈钢罩、密封装置和外壳；

所述传感器本体包括磁钢环、导磁环和磁感应元件；所述导磁环设置在不锈钢罩的外壁上，由两段或多段同半径、同圆心的弧段构成，相邻两弧段留有缝隙；所述磁感应元件置于该缝隙内；所述磁钢环设置在不锈钢罩的内腔中，固定在电机转轴上；不锈钢罩外部通过密封装置与外壳密封并固定；当磁钢环与导磁环发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转换为电压信号，并将该电压信号传输给相应的信号处理电路。

上述磁电式传感器还包括信号处理电路，所述信号处理电路包括：

A/D转换模块，对位置检测装置中磁感应元件发送来的电压信号进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号；

合成模块，对位置检测装置中磁感应元件发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行取舍，得到基准信号D；