[实用新型]多功能油电监控装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及油井生产状况监控技术领域，尤其是一种多功能油电监控装置。

背景技术

当今国外主流自动化监控产品主要集中在欧、美、日。这些产品的价格比较昂贵，二次开发难度大，对于油田井站监控的大部分环境来讲，不适合用于抽油机井井口设备的监控；另外上述产品大多数着眼于通用工业监控，对于抽油机井井口生产过程的监控关注度和专业度不高，尤其是对抽油机工作过程中涉及行业应用的特殊监控量采集和特殊的计算，几乎没有比较适合的监控产品相配套，比如当今国外流行监控厂家没有对中国抽油机电机工作状态进行监测，即使国外少数专业厂家提供相应的监控产品，其成套系统的价格非常高且并不适用于中国特色的油田生产。

发明内容

本实用新型的目的就是提供一种油气和电气参数综合应用的监控产品，可取代现在井口安装的油井控制器、电量采集器、无功补偿器，一种产品解决油井监控的多种应用需求，实现了油井工作状况的全面监控，有效减少井口设备投入，提高性价比。其技术方案为：在底板上依次设有CPU中央处理控制单元、AI模拟量输入采集单元、DI数字量输入采集单元、DO数字量输出控制单元、AC交流模拟量采集单元，电源管理单元设在底板的右侧中部，GPRS单元设在底板的右侧下部。

多功能油电监控装置即可监测油气参数又可监测电气参数，油气参数包括油温、油压、回压、流量等，电气参数包括电流、电压、功率、电量，并且可利用电气参数描述油井井下工作状况。油井示功图描述的是油井在不同负荷下一个冲次(周期)中做功情况，直接反应油井工作状况，如果功图出现异常则表明油井工作异常(结蜡、断脱、泵漏失等)，而电功率图同样可以反映油井的工作状况，即通过一个冲次(周期)内的电功率变化情况可拟合出油井示功图，采用这种方法的好处是可减少采集示功图需要安装的一次测量设备(负荷传感器和位移传感器)，而这两个设备是易耗品，这样不仅节约成本，更提高了产品的易维护性和可用性，解决了现场的一大问题。

本实用新型多功能油电监控装置采用了防爆机壳，软件、硬件设计采用单元化，不同功能单元通过CAN总线有效的结合起来，监控装置具备后台发布软件，数据通过Modbus协议进行传输。主控制功能单元采用M3内核的STM32F107VCT6控制芯片盒CAN总线控制芯片来实现整个装置的管理工作，主控制单元具有GPRS/VDMA功能，应用现有的GPRS单元可实现数据的无线传输，完成和后台的数据通讯。AI采集单元主要包含了一些隔离器件和控制器，实现了4路(0-5)V电压的采集和(5-20)mA电流的采集，主要完成抽油机井井口一些电压、电流、温度、压力等模拟信号的采集；DI采集单元主要包含相关的隔离放大器件和自己的控制器，实现8路数字量的差分采集，主要完成抽油机井井口一些数字信号的采集；D0控制单元包含隔离器件、继电器、控制器等器件，实现了8路干节点输出控制，主要完成抽油机井井口必要的控制；AC采集单元采用专用的三相电度芯片ADE7758，通过对抽油机电机三相电流和三相电压的采集，完成抽油机电机工作状态(功率因数、负荷、有功功率、无功功率等)的监控，并在实现电功率图对示功图的装换，是一款适合于抽油井、计量站、联合站、接转站等油田生产环节监控的实现油电数据综合采集和深度应用的通用终端产品。

本实用新型抽油机井井口监控装置软件部分应用当今流行的实时操作系统配合功能单元化应用软件，负责实时嵌入式系统的所有软硬件资源的分配、调度工作，控制和协调信息和事件的并发活动，提高系统的实时、稳定性。

本装置整机具有以下功能特点：

数据采集功能：可实时在线监测油井相关参数(电压、电流、井口温度、压力等)；能实时监测抽油机电机的三相电流和三相电压；能对现场抽油机的各种故障(电流、电压过限，压力过高、过低，光杆卡死时过载、停机、缺相、欠载等)进行实时诊断。数据通信功能：支持常用类型通讯规约；支持现场各种智能传感器传输数据；支持全双工串行方式通讯，传输速率9600，19200bps可选；支持网络交换机通讯数据采集，传输速率10Mbps/100Mbps；能够接收处理不同格式的遥测量、遥信量、电度量，并处理为系统的统一格式，能够接收处理各种油田井站的远程终端设备记录的突发事件信息，实现对其得遥控、遥调等下行信息；具有GPRS远程通讯功能，能够将现场数据和二次仪表通讯数据发送至远程用户平台统一管理。数据集中和转发：实现实时信息与其他控制主站和数据中心之间的数据通讯，实现数据共享。电功率图和示功图的转换功能：井口无需安装传感器/示功仪，通过常规低成本的电参设备采集电功率图，通过算法计算出地面示功图，准确率可充分满足工况诊断及变化趋势分析需求。