本实用新型专利技术涉及一种用于潜油电泵的井下多参数监测装置。可提供井下入口压力、出口压力、入口温度、电机温度、三个轴向振动、漏电流等多个参数测量。信号传输采用电流载波方式，硬件电路简单、功耗低、通讯可靠；利用电泵原有的动力线缆，采用星点通道信号传输方式，无需额外增加电缆。通过H桥电路控制井下电源极性切换，可实现漏电流在线监测。测量电机的温度传感器直接安装在电机绕组附近，可更及时真实的测量电机温度。采用了三个相互正交的振动传感器，更全面地监测井下振动信息。井下结构采用减震设计，能够适应井下长时间高温、强振动工作环境。
【技术实现步骤摘要】
—种用于潜油电泵的井下多参数监测装置
本技术涉及一种井下多参数监测的装置，特别是一种用于潜油电泵的井下多参数监测装置。
技术介绍
潜油电泵是油田开发的重要机械采油设备，具有排量大、扬程高、生产压差大、适应性强、地面工艺流程简单、经济效益显著等优点。可广泛应用于停喷后的高产油井、高含水井、深井及定向井中，是油田实现高产稳产的重要手段。由于潜油电泵在生产过程中容易出现许多不易判别的井下故障，如何针对潜油电泵运行进行全面的参数监测及分析，掌握潜油电泵生产时井下的工况并判断故障原因，是一项十分重要、紧迫的研究课题，也是挖掘油井潜力、保证设备有效工作、延长检泵周期、提闻生广管理技术水平的关键。现有的的井下测试系统一般是井下温度和压力二元参数，从现场应用情况来看，由于测试参数少、不能完全满足用户掌握潜油电泵井下多参数监测的需求。并存在操作过程复杂等显著缺点。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于，克服上述现有技术之缺陷而提供一种能够实现潜油电泵井下多参数监测的装置。为实现上述目的，本技术方案是:—种用于潜油电泵的井下多参数监测装置，包括井下工况仪、地面设备和电流载波传输设备。所述井下工况仪包括结构本体、板架、电抗器、振动传感器、压力传感器、温度传感器、电源及载波电路、数据采集电路。所述地面设备包括扼流器和地面主机。振动传感器、压力传感器、温度传感器与数据采集电路相联，数据采集电路与电源及载波电路相联，电源及载波电路与电抗器相联，电抗器通过电流载波传输设备与地面设备的扼流器相联，扼流器与地面主机相联。所述地面主机包括H桥电路，井下工况仪包括负电源阻止模块，H桥电路通过电流载波传输设备与负电源阻止模块相联。所述振动传感器包括三个正交排列的振动传感器。所述温度传感器为若干个，其中之一安装于安装在电机内部。所述井下工况仪还包括减震器，减震器安装于板架上。本技术与现有技术相比的有益效果:(I)采用了多个传感器及其安装结构，可提供井下入口压力、出口压力、入口温度、电机温度、三个轴向振动、漏电流等多个参数测量。(2)信号传输采用电流载波方式，硬件电路简单、功耗低、通讯可靠；利用电泵原有的动力线缆，采用星点通道信号传输方式，无需额外增加电缆.(3)采用了三个相互正交的振动传感器，更全面地监测井下振动信息。(4)测量电机的温度传感器直接安装在电机绕组附近，可更及时真实的测量电机温度。(5)通过H桥电路控制井下电源极性切换，可实现漏电流在线监测。(6)井下结构采用减震设计，能够适应井下长时间高温、强振动工作环境。【附图说明】图1为本技术的系统组成原理框图；图2为本技术的井下工况仪内部结构安装示意图。图3为本技术的井下工况仪电流信号载波电路图；图4为本技术的控制井下电源极性的H桥控制电路图；图5为本技术的系统信号编码传输波形图。【具体实施方式】下面结合附图对本技术的最佳实施例作进一步描述。参见图1，井下工况仪I和潜油电泵的电机4尾部固连，通过电机星点7、电机三相绕组4a、三相动力线缆5、扼流器3、电缆锴皮6构成一个星点通道。泵的入口温度、入口压力、振动信息直接通过安装在井下工况仪内部的传感器Ia测量，而泵的出口压力则通过传压管线连接至安装在井下工况仪内部的出口压力传感器测量。用于监测电机绕组温度的温度传感器4b，安装在电机内部绕组附近，该温度传感器信号会同电机星点7—起以引线的方式通过连接端子送入井下工况仪I。井下电抗器Id用于隔断由于电机4相间不对称而产生的共模干扰电压信号；数据采集电路Ib负责传感器la、传感器4b信号的采集、调理和按规定的时序编码。电源及载波电路Ic负责将来自电机星点7的电源信号转换成井下工况仪I内部各电路和传感器工作所需的二次电源输出，同时负责将来自数据采集电路Ib的电压编码信号转换成电流信号，并通过电机星点7加载到三相动力电缆5，井下信号经地面扼流器3滤除动力线中的高压成分后送至地面主机2。地面主机2通过其内部电源电路2a以及星点通道为井下工况仪I提供直流供电，同时接受来自井下工况仪I发送的载波信号，经过采集传输电路2b滤波、解码后，发送给信号处理计算机2c进行补偿处理，形成最终监测数据，并通过显控模块2d进行参数显示和操控。参见图2，给出了本技术所述的井下工况仪内部安装示意图，包括结构本体30、板架31、电抗器32、振动传感器33、压力传感器34、温度传感器35、电源及载波电路36、数据采集电路37、减震器38。其中压力传感器34、温度传感器35安装于结构本体30 ;振动传感器33、电抗器32、电源及载波电路36、数据采集电路37安装于板架31，通过减震器38对安装于板架31设备进行减震，以满足井下强振动工作环境。参见图3，A点为经过调理后的传感器电压信号输入，用两个恒流二极管Q1、Q2作为输出基准电流。通过R2、R3、C1、C2、R4、U1A、Q3构成一个负反馈电路，恒流源输出端B点电压和信号输入A点电压进行比较，偏差经积分后反馈至压控电流源Q3，如果经过调理后的输入信号A与B点电压相等(等效于传感器输入为O),则Q3输出为O,如果输入信号A与B点电压不相等(等效于传感器有输入信号)，则Q3输出相应的控制电流信号，从而使流过R5的电流发生变化，最终使得B点电压与A点的输入信号电压一致。通过上述负反馈电路和压控电流源实现了传感器输入信号电压到系统信号传输回路的电流输出的转换。相对于电压信号传输，电流信号传输过程中无衰减，可适用于井下远距离传输。相对于数字编码和传输，该电路无需专用的编码和功率输出电路，地面也无需专门的解码电路，整个电路简单，功耗低，对于进行高温环境应用十分有利，同时可克服潜油电泵电机在变频工作时存在通讯不可靠的问题。参见图4，D01、D02为来自采集电路2b输出的两路控制信号，2D1、2D2为H桥驱动芯片，2V7?2V10四个MOS管构成H桥电路，当DOl、D02分别输出1、0时，2V7、2V10导通，load_A与load_B之间输出电压为+110VDC,当DOU D02分别输出O、I时，2V8、2V9导通，load_A与load_B之间输出电压为-110VDC。当D01、D02输出电平相同时，load_A与load_B之间输出电压为0V。本技术所采用的桥驱动芯片采用高端悬浮自举电源，可以大大减少驱动电源的数目，内部集成了死区控制电路，可确保桥上下两个MOS管只能处于交替工作状态，不会出现桥短路现象。用电子开关实现电源供电切换，其可靠性较之常规的继电器切换有极大的提闻。参见图5，井下工况仪和地面主机采用电流载波方式进行通信，通过地面主机控制井下工况仪供电及其极性的切换来控制井下工况仪数据发送，即当供电电源为正电压后，井下工况仪向地面发送一帧载波电流信号；当电源切换为负后，井下工况仪停止工作，在此期间地面主机进行漏电流检测，直到下次供电启动为止；每帧信号编码如下:电流范围为O?25mA，信号包括2个帧头和7个测量参数(依次为帧头Cz、帧头Cf、入口压力P1、出口压力Pd、入口温度T1、电机温度Tm、X向振动Vx、y向振动Vy、z向振动Vz),每个参数发送持续时间为2s。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于潜油电泵的井下多参数监测装置，其特征在于：包括井下工况仪、地面设备和电流载波传输设备；所述井下工况仪包括结构本体(30)、板架(31)、电抗器(32)、振动传感器(33)、压力传感器(34)、温度传感器(35)、电源及载波电路(36)、数据采集电路(37)；所述地面设备包括扼流器和地面主机；振动传感器(33)、压力传感器(34)、温度传感器(35)与数据采集电路(37)相联，数据采集电路(37)与电源及载波电路(36)相联，电源及载波电路(36)与电抗器(32)相联，电抗器(32)通过电流载波传输设备与地面设备的扼流器(3)相联，扼流器(3)与地面主机(2)相联。
【技术特征摘要】
1.一种用于潜油电泵的井下多参数监测装置，其特征在于:包括井下工况仪、地面设备和电流载波传输设备； 所述井下工况仪包括结构本体(30)、板架(31)、电抗器(32)、振动传感器(33)、压力传感器(34)、温度传感器(35)、电源及载波电路(36)、数据采集电路(37)； 所述地面设备包括扼流器和地面主机； 振动传感器(33)、压力传感器(34)、温度传感器(35)与数据采集电路(37)相联，数据采集电路(37)与电源及载波电路(36)相联，电源及载波电路(36)与电抗器(32)相联，电抗器(32)通过电流载波传输设备与地面设备的扼流器(3)相联，扼流器(3)与地面主机(2)相...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋海青，龙江桥，周怀亮，黄华祥，徐振动，高永华，甄宝生，姜志强，罗少峰，于雷，唐兵，司念亭，郭雯霖，白健华，游学，吕伟，张龙，张晓丽，郭秋芬，郭双江，岳步江，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海石油中国有限公司天津分公司，航天科工惯性技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11
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