抽油机功率手持测试仪及使用方法技术

本发明专利技术的抽油机功率手持测试仪涉及一种智能功率测量仪表，是在测试仪本体的一端设有钳形口，在测试仪本体与钳形口的连接处设有扳机，在测试仪本体上设有显示屏、按键、ＵＳＢ接口和电源输入插口，在测试仪内设有ＳＤ数据存储卡和电路系统。所述的电路系统，是电流感应模块经电流信号调整模块与ＡＤ采集模块连接、电压隔离模块经电压信号调整模块与ＡＤ采集模块连接，ＡＤ采集模块与中央处理器连接，液晶显示模块、按键输入模块和大容量存储模块均与中央处理器连接。本发明专利技术能够准确测试、显示并记录抽油机的电压、电流、系统频率、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、单位时间耗电量等电力参数，并用功率曲线法判定抽油机的工况平衡度，反映真实工况，能直观地显示抽油机是否存在负功现象，给调整抽油机平衡度提供了可靠依据，减少抽油机事故，延长其使用寿命，能确保抽油机在平衡状况下工作，延长抽油机使用寿命５年以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种智能功率测量仪表，确切地说它是一种抽油机功率手持测试仪。
技术介绍
目前，油田生产的举升方式包括抽油机、螺杆泵、电泵等，其中游梁式抽油机是油 田生产的主要设备，也是主要的电能消耗源之一，同时其利用效率很低，一般在30%左右， 甚至更低。在游梁式抽油机的工作过程中，直接影响到其效能是抽油机的平衡。使游梁式 抽油机处于平衡状态运行，既可延长抽油机和电动机的使用寿命，又可节约大量电能。当前，判断抽油机平衡度的常规方法是电流法，即利用钳形电流表测出电动机在 上下冲程中的电流峰值，，用两者中的小者比大者，其比值作为平衡率，若比值>85%，则 认为抽油机平衡。这种抽油机平衡测试方法判断抽油机的平衡度合格，有些情况下不能保 证抽油机一定处于耗电最省的状态，甚至是多耗电，出现这种现象的主要原因是1.某些 严重不平衡的油井，其下冲程(或上冲程)测得的最大电流是发电电流，但钳形电流表测得 的这一最大电流因无法判断相位而不能判断其是发电电流还是输入电流，在这种状态下用 电流法测试评价的平衡度数值是合格的，但实际上是严重的不平衡。2.电流法是一种粗略 的估计方法，误差较大，它没有考虑电流在整个上下冲程的变化情况，更没有考虑功率在上 下冲程中的变化情况。在实际操作中，由于在上下冲程中电流峰值所占的时间幅度窄，以及 抽油机这种交变载荷导致电流持续不断变动等因素的影响，测试人员仅靠目测时值很难读 取准确的数值。3.电流法从理论和实际操作上都存在着很大的缺陷，准确性较差，存在假象 平衡的问题。另外由于近年来变频控制系统越来越多地应用于采油工程领域，而传统电参数测 量仪表只能测试工频，无法满足变频状态下的测试，这导致使用变频技术的抽油机功率难 以得到准确的测量结果。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的不足，提供了一种抽油机功率手持测试仪，采用功率 法测试抽油机平衡，解决了电流法测试抽油机平衡中出现的因无法判断所测得的最大电流 相位而无法判断其是发电电流还是输入电流，导致测试结果中出现假象平衡的问题，同时 也提高了测试准确度。同时，霍尔传感器技术还的应用解决了现有的抽油机功率监测仪无 法在变频状态下对各项电参数的准确测量。本专利技术的抽油机功率手持测试仪，是在测试仪本体的一端设有钳形口，在测试仪 本体与钳形口的连接处设有扳机，在测试仪本体上设有显示屏、按键、USB接口和电源输入 插口，在测试仪内设有SD数据存储卡和电路系统。作为本专利技术的进一步改进，所述的电路系统是由电流感应模块，电流信号调整模 块，电压隔离模块，电压信号调整模块，AD采集模块，按键输入模块，液晶显示模块，大容量 存储模块和中央处理器构成，电流感应模块经电流信号调整模块与AD采集模块连接、电压隔离模块经电压信号调整模块与AD采集模块连接，AD采集模块与中央处理器连接，液晶显 示模块、按键输入模块和大容量存储模块均与中央处理器连接。作为本发 明的进一步改进，电流感应模块中的霍尔传感器插座P3连接钳形表中 的霍尔传感器，传感器供电由V+进入，经传感器内部由QK输出，在输出线路上串联了电位 器R3，当有电流输入时，链接在P3的霍尔传感器感应出电压，经P3的3，7脚的abc-和R3 的abc+输出。作为本专利技术的进一步改进，电流感应模块的感应信号经U4的1，4脚进入U4，由7 脚输出，通过R7电位器调节U4芯片的放大倍数，U4放大后的信号经R18，C18的RC低通滤 波后去除高频信号，信号由R18左侧进入右侧输出，高频信号经C18上端流入C18下端，低 频信号则继续传递到U6A的3脚，再通过U6A电压跟随器增强输出能力，信号由U6A的3脚 进入1脚输出，C9、C10、C11、C13是电源滤波电容，高频信号经C10，C13流入大地，低频信号 经C9，Cll流入大地，为U4提供稳定电源。作为本专利技术的进一步改进，放大的电流信号经滤波进入R16，信号经R16、R17、 C17、C12、U6B组成有源2阶低通滤波和R19，C19组成的无源低通滤波系统对采集到的信 号进行3级低通滤波，进入AD采集模块；C22，C20, C29, C21为电源滤波电容，高频信号经 C22, C20流入大地，低频信号经C29，C21流入大地，为U6B提供电源。作为本专利技术的进一步改进，所述的AD采集模块，CPU采用的I2C总线是由数据线 SDA和时钟SCL构成的串行总线构成。作为本专利技术的进一步改进，电压采集是通过电压隔离模块实现的，E3，E4两端的输 入电压经RV11，RV12限流后，由Ll进行电压采集隔离，Ll的4脚是偏置电压输入引脚，隔 离偏置后的电压经RV13、CV、R30、C31低通滤波后，进入电压信号调整模块。作为本专利技术的进一步改进，所述的电压信号调整模块其信号由OP端进入，经 R401 R410调整电阻和内部电路，中央处理器控制S0，Si, S2的高低电平自动调节输入信 号至AD采集模块。本专利技术的抽油机功率手持测试仪，是由电压、电流、功率三个通道和微型单片机系 统组成，配有强大的测量和数据处理软件，完成电压、电流、有功功率、功率因素、视在功率、 无功功率、电能等参数的测量、计算和显示。其使用方法是进行电能测试时，利用电流感应 模块、电流压隔离模块和大容量存储模块来调取实时时钟和一些开机初始化的参数值(电 压，电流，功率的系数)，从平衡块重心位于曲柄正上方(12点钟位置)时开始记录，测试各 项电能数据。通过内部系统运算得出抽油机的功率曲线图，可以明确显示出抽油机是否有 做负功、反发电的情况出现，以此检验抽油机是否平衡。通过软件读取所测试的电能数据并 分析出抽油机的冲程周期和冲次，再根据平衡块数、平衡块单重及调整前的平衡半径就可 以进行平衡分析，提出最优平衡建议，进行平衡调整后的参数预测。本专利技术的优点是1、能够准确测试、显示并记录抽油机的电压、电流、系统频率、有功功率、无功功率、 视在功率、功率因数、单位时间耗电量等电力参数，并用功率曲线法判定抽油机的工况平衡 度，反映真实工况，能直观地显示抽油机是否存在负功现象，给调整抽油机平衡度提供了可 靠依据；2、克服传统电参数测量仪表只能在工频状态下测试弊病，在变频状态下也能够准确地测量出各项电力参数；3、节约电能，利用配套的平衡仿真分析软件读取测试所得数据并分析出抽油机的冲程 周期和冲次，再根据平衡块数量、单重及调整前的平衡半径，对抽油机进行平衡分析，提出 最优平衡建议，调整后消除了抽油机的负功现象，相对于电流平衡抽油机系统效率提高，大 大地节约了电能；4、减少抽油机事故，延长其使用寿命，能确保抽油机在平衡状况下工作，延长抽油机使 用寿命5年以上。本专利技术测试出的抽油机各项电能数据结果为抽油机的平衡调节提供了重要的依 据，根据软件对抽油机进行平衡分析后提出的最优平衡建议，对抽油机进行平衡调整，使抽 油机处于减速器的输出扭矩最小、系统效率最高的状态，消除抽油机的负功现象，可以有效 的达到保证抽油机运行安全和节约电能的目的。经现场试验证明，用功率法消除负功，将抽 油机调整到平衡后，平均每台抽油机日节电量可达9. 84 kff. h。附图说明图1为本专利技术的原理方框图； 图2为本专利技术的电流感应模块电路；图3为本专利技术的电流信号调整模块电路之一本文档来自技高网...

【技术保护点】
抽油机功率手持测试仪，其特征是在测试仪本体的一端设有钳形口，在测试仪本体与钳形口的连接处设有扳机，在测试仪本体上设有显示屏、按键、ＵＳＢ接口和电源输入插口，在测试仪内设有ＳＤ数据存储卡和电路系统。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，杨玉振，曲鑫，张峰，朱少华，邹春雷，
申请(专利权)人：大庆百米马流体控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：23[]