[实用新型]一种潜油电泵模糊控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种潜油电泵模糊控制装置，属于石油开采设备潜油电泵自动控制技术领域。

背景技术

潜油电泵井生产过程中，必须保证油井的生产能力和泵的排量相匹配。泵的排量由转速决定，如果潜油电泵在工频全压下工作，则转速不变，排量固定，一旦油井的供液能力发生变化，就会导致供采失调，轻则使泵偏离合理高效区，造成系统效率低下，能源浪费严重，重则造成空抽、“死井”，为了解决这一问题，通常增加变频装置与井下压力监测仪，利用变频器调整转速，利用井下压力监测仪对井底压力进行监测，其缺陷在于变频器不具备自动调参功能，必须依赖人工根据井下压力变化进行参数调整，实时性较差且存在较多的人为误判。

模糊控制策略属于智能控制的范畴，不依赖于被控对象的精确数学模型，适用于具有非线性、滞后性、强耦合的复杂控制对象。潜油电泵采油系统是一个非线性系统，受到井下温度、压力等多种不确定因素的影响，滞后性与耦合性强，非常适合采用模糊控制策略对其进行控制，保证其良好运行。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中存在的潜油电泵参数调整依赖人工，实时性较差且存在较多人为误判等缺陷，进而提供一种潜油电泵模糊控制装置。

本实用新型由井下压力监测仪、人机界面、模糊控制器、变频驱动单元及潜油电泵机组组成，其中井下压力监测仪包括井下压力传感器与地面二次仪表，模糊控制器包括模拟量输入模块、CPU模块及模拟量输出模块，井下压力监测仪的井下压力传感器、地面二次仪表、模糊控制器的模拟量输入模块、CPU模块、模拟量输出模块、变频驱动单元和潜油电泵机组依次连接，模糊控制器的CPU模块与人机界面连接。

本实用新型的有益效果是：利用井下压力监测仪对井底压力实时动态监测，及时掌握油井生产动态；以可编程控制器实现的模糊控制器为核心，采用模糊控制算法，根据井底压力的变化对潜油电泵的转速进行智能调控，从而保证供采协调，提高潜油电泵系统效率，避免潜油电泵频繁启停以及空抽，“死井”现象的发生。

附图说明

图1为本实用新型的结构组成示意图；

图2为本实用新型的模糊控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如附图1所示，本实用新型由井下压力监测仪、人机界面3、模糊控制器、变频驱动单元7及潜油电泵机组8组成，其中井下压力监测仪包括井下压力传感器1与地面二次仪表2，模糊控制器包括模拟量输入模块4、CPU模块5及模拟量输出模块6，井下压力监测仪的井下压力传感器1、地面二次仪表2、模糊控制器的模拟量输入模块4、CPU模块5、模拟量输出模块6、变频驱动单元7和潜油电泵机组8依次连接，模糊控制器的CPU模块5与人机界面3连接。

所述的人机界面3选择西门子MP277触摸屏，通过RS485通信接口与模糊控制器的CPU模块5连接，进行数据的双向传输，实现目标压力参数的设定以及井底压力参数的显示。

所述的变频驱动单元7选择潜油电泵专用1140V中压变频器，通过动力电缆与潜油电泵机组8连接，接收模糊控制器的模拟量输出模块6传送的运行频率信号改变运行频率，从而调整潜油电泵机组8的转速。

所述的模拟量输入模块4选择西门子EM231模拟量输入模块，具有八路输入通道，可以实现八路模拟量信号到数字信号的转换，其中一路与井下压力监测仪的地面二次仪表2连接，完成井底压力模拟量信号到数字信号的转换。

所述的CPU模块5选择西门子224XP型号CPU，通过RS485通信接口与人机界面3连接，其上集成有24V电源，分别与可编程控制器的模拟量输入模块4及可编程控制器的模拟量输出模块6连接并给两者供电。

所述的模拟量输出模块6选择西门子EM232模拟量输出模块，具有两路输出通道，可以实现两路数字信号到模拟量信号的转换，其中一路与变频驱动单元7连接，完成运行频率数字信号到模拟量信号的转换。

如附图1和附图2所示，首先通过人机界面3设定潜油电泵井的目标压力，模糊控制器的CPU模块5通过RS485总线接收人机界面3设定的数据；井下压力监测仪的井下压力传感器1将采集到的实时井底压力信号通过动力电缆传送到地面二次仪表2，地面二次仪表2将实时井底压力信号转换成模拟信号传送到模糊控制器的模拟量输入模块4，模糊控制器的模拟量输入模块4将井底压力模拟信号转换成数字信号传送到模糊控制器的CPU模块5中，模糊控制器的CPU模块5通过数据比较指令对设定目标压力与实时井底压力是否相等进行判别，若设定目标压力与实时井底压力相等，则模糊控制器的CPU模块5等待接收下一采样周期的井底压力信号；若设定目标压力与实时井底压力不相等，则调用模糊控制器的CPU模块5中存储的模糊控制算法计算运行频率数字信号，并将运行频率数字信号传送到模糊控制器的模拟量输出模块6，模糊控制器的模拟量输出模块6将运行频率数字信号转换为运行频率模拟信号并传送到变频驱动单元7，变频驱动单元7将运行频率模拟信号转化为对应频率的电源并传送到潜油电泵机组8，改变潜油电泵机组8的运行频率，从而调整潜油电泵机组8的转速，在下一采样周期重复上述过程，从而对潜油电泵机组的转速进行智能调控，保证供采协调，提高潜油电泵系统效率。