[发明专利]自动控制抽油机载荷与油井供液量平衡装置

说明书

本装置属于采油设备自动化控制技术，是专用于自动调节抽油机井冲次的一种自动化控制装置。具体来说，是根据抽油机井泵功图所反映的抽油泵的工作状态，来自动调节电机转速，实现自动控制抽油机井冲次的目的。也就是说，在油层供液能力较强，泵的充满程度较好时，自动加快电机转速，增加抽油机井的冲次(增加产液量)；当油井供液不足时即泵充满程度差时，自动降低电机转速，减少抽油机井的冲次，使地层供液能力与抽油机井的生产能力形成一种动态平衡。

在油田开发生产过程中，尤其在油田进入特高含水的开发后期，油层供液能力变化大，抽油机的生产能力与油层供液能力不适应、不平衡的矛盾是普遍和长期存在的。如何解决这一矛盾?以往采取的办法是人工调节抽油机井参数，与地层供液能力相匹配。这种办法费时费力，而且很难保证对抽油机井进行有效的控制，即使人工调节参数一时达到平衡，也很难保持住平衡状态，因而往往使抽油机井处于不合理的工作状态。经检索，至今未发现与此相近的技术。综上所述，为了适应抽油机井现代化生产管理的需要，急需一种专用于抽油机井参数自动调节控制装置。

本装置的目的是针对上述问题提供一种自动控制抽油机载荷与油井供液量平衡装置，最终实现抽油机井生产过程的自动控制。

本装置是由以下技术方案实现的：

由载荷传感器1、位移传感器2、放大电路3、多路开关4、模／数转换电路5、单片机判断处理电路6、数／模转换电路7、控制信号放大电路8、调速电机9、显示通讯电路10、电源电路11及其它辅助电路等部分组成。其特征是：载荷传感器1及位移传感器2输出与其相对应的模拟电信号，分别输入至放大电路3，经放大后输出至多路开关4的输入端，模／数转换电路5的输入端与多路开关4输出端相连，它将分时取得的载荷、位移信号转换成数字信号后送往单片机电路6，单片机电路6处理后的信号输入至数／模转换电路7，经数／模转换电路7转换成模拟信号送至控制信号放大电路8的输入端，控制信号放大电路8的输出端与调速电机9相连，用于控制电机转速的变化。此外，单片机电路还和显示、通讯电路10相连，提供一些辅助功能，电源电路11为上述电路供电。其特征是采用角位移传感器；其特征在于采用电磁调速电机；其特征是采用变频调速电机。

该装置的载荷传感器1是一种电阻应变式传感器，由弹性元件、电阻应变桥路、受力支点和保护外壳组成。其作用是将载荷信号转换成相应的模拟电信号。

该装置的位移传感器2由高精度单圈电位器、传动臂及外壳等部分组成。其用途是将角度变化转换为相应的模拟信号。

该装置的放大电路3、多路开关4及模／数转换电路5主要由信号放大电路、8选1电子模拟开头和A／D转换器组成，其中放大电路3将来自载荷传感器1、位移传感器2的信号放大后，连接至多路开关4的输入端，多路开关4的输出端与A／D转换器5的输入端相连，A／D转换器5的输出端与单片机电路6的输入端相连。

该装置中的单片机判断处理电路6是其重要组成部分之一，由它完成对载荷、位移信号的分析、处理和判断，以及完成各种控制功能。单片机电路主要由8位单片机、EPROM(紫外光可擦除可编程只读存储器)、E²PROM(电可擦除可编程只读存储器)、地址锁存器和时钟电路等组成。EPROM用来存放已经调试完毕的监测程序和应用程序。E²PROM用来存放监测数据、中间结果及用户程序，其存储内容不受断电影响。地址锁存器的输入端与单片机相连，其输出分别与EPROM、E²PROM的输入端相连。时钟电路由时钟发生器、振荡晶体及外围电路组成，其作用在于为以上各部分电路及A／D转换电路、D／A转换电路提供时钟信号。其中来自模／模转换电路5的信号，输出端与单片机电路6输入端相连，单片机电路6的输出端分别与D／A转换电路7及通讯、显示电路10的输入端相连。

该装置中的数／模转换电路7、控制信号放大电路8及调速电机9主要由锁存器、D／A转换器、放大电路及调速电机组成。来自单片机的信号经锁存器后与D／A转换器的输入端相连，其输出的模拟信号经放大电路8放大后，输入至调速电机9，用来控制电磁调速电机的转速。该装置中的显示、通讯电路10与单片机电路相连，其作用在于提供一些辅助功能。