【技术实现步骤摘要】
基于电参数实时监测抽油系统效率的智能监测装置及方法
本专利技术涉及一种油田测量检测装置及方法，具体涉及一种基于电参数实时监测抽油系统效率的智能监测装置。
技术介绍
石油生产对我国的经济发展有着重要的作用。在实际的油田开采过程中，由于油田的抽油机等采油设备都是野外作业，自然环境复杂恶劣，开采地质环境多变，井下结构复杂，加上蜡、砂、气、水和腐蚀等恶劣情况的出现，油井故障常常发生，导致油井工作效率降低。目前绝大多数油井并没有对抽油井工作效率进行实时监测和诊断的装置，抽油机效率的测量和计算通过人工采集数据计算得到。由于抽油机工作在野外，相距的距离较远，需要油田工作人员巡井测量，导致其效率测定特别麻烦，实时性差；同时其数据管理不便，没有一个系统的数据管理平台，通过人工对各口井的数据保存和分类易导致数据丢失和数据管理混乱，效率较低。因此导致油田生产成本增高，管理和生产效率降低，存在大量的隐患。因此，目前的石油生产过程中需要一种能够实时全面地监测抽油机井效率的装置。
技术实现思路
基于电参数实时监测抽油系统效率的智能监测装置，其特征在于包括以下组成部分：电源稳压模块，由外部开关电源...
【技术保护点】
1.基于电参数实时监测抽油系统效率的智能监测装置，其特征在于包括以下组成部分：电源稳压模块，由外部开关电源，5V稳压电路，3.3V稳压电路，和电源滤波电路组成，向整个装置中的其他各个模块提供稳定的电压和充足的电流；互感器模块，通过三个一级电流互感器，和三个二级电流互感器将互感器一次侧的高电压信号和大电流信号按照一定的比例变换传递到二次侧成为低电压信号和小电流信号，同时将电气隔离；信号调理模块，通过高精度I‑V转换电路和抗混叠滤波器电路将互感器模块二次侧输出的电流信号变换成为电压信号，并且对电压信号中的高频信号进行滤波，提高采集到数据的精度；三相多功能电能计量模块，通过三相电...
【技术特征摘要】
1.基于电参数实时监测抽油系统效率的智能监测装置，其特征在于包括以下组成部分：电源稳压模块，由外部开关电源，5V稳压电路，3.3V稳压电路，和电源滤波电路组成，向整个装置中的其他各个模块提供稳定的电压和充足的电流；互感器模块，通过三个一级电流互感器，和三个二级电流互感器将互感器一次侧的高电压信号和大电流信号按照一定的比例变换传递到二次侧成为低电压信号和小电流信号，同时将电气隔离；信号调理模块，通过高精度I-V转换电路和抗混叠滤波器电路将互感器模块二次侧输出的电流信号变换成为电压信号，并且对电压信号中的高频信号进行滤波，提高采集到数据的精度；三相多功能电能计量模块，通过三相电量计电路和脉冲光电隔离输出电路对信号调理模块输出的信号进行采集、处理和计算，得到抽油机电机在运行过程的各项电参数，并将参数发送到嵌入式数据处理模块；键盘输入模块，由薄膜键盘、消抖电路、按键接口组成，设置装置的各项系统参数，向嵌入式数据处理模块输入数据，对装置的各项显示界面进行切换，实现用户和装置的人机交互；外部通讯模块，由USB通讯电路，RS232/RS485通讯电路组成，并和外部设备进行数据通讯，可通过多种方式和外部设备相连进行通讯；将系统内部的运行信息实时输出到相连外部设备中，并接收来自外部的特定指令，将指令输入嵌入式数据处理模块中；以太网通信模块，由W5500网络通信电路和RJ45通讯接口电路组成，和上位机进行网络通讯和数据传输，通过以太网获取上位机的指令，解析指令后将上位机所需要的数据和信息发送给上位机，或者按照上位机的指令对系统内部的参数进行设置，并输入嵌入式数据处理模块中；实时时钟模块，由备用电源、实时时钟电路、备用电源防过充电路组成，向装置提供一种持续运行的实时时钟，使本装置即使在断电的情况下，仍然可以保证系统时间稳定运行，并且可以在装置上电后自动对备用电源充电，同时在备用电源防过充电路的保护下，保证备用电源的安全和可靠，并将电源情况传输至嵌入式数据处理模块；冲次检测模块，检测抽油机曲柄运动的下死点，检测抽油机的冲次时间，并将获取的冲次时间输入到嵌入式数据处理模块；数据存储模块，将抽油机运行过程中采集处理得到的所有数据和系统信息按照时间存入到SD卡和内部闪存电路中；嵌入式数据处理模块由STM32F4最小系统电路构成，采集和处理来自其他各个模块的数据，并对系统的硬件资源和软件资源进行分配，控制和管理，为本装置的核心模块；触摸液晶显示模块，内嵌在装置的外壳上，并通过软排线和装置的主电路板相连接，实时显示用户界面，显示经过嵌入式数据处理模块采集、计算得到的各项数据及其数据报表和数据曲线，显示系统选项和系统提示信息，支持触屏操作和界面切换。2.根据权利要求1所述基于电参数实时监测抽油系统效率的智能监测装置，其特征在于：对抽油机的停电和停井时间进行计量，所述实时时钟模块在停电和不停电的情况下持续计量系统运行的时间；在抽油机停电后，装置会记录停电的时间点，当上电之后，装置会自动读取停电前的时间记录和当前时间，并且将停电时间点和停电时间进行显示，发送和存储记录；如果抽油机发生停井事故，装置可以通过冲次检测模块检测到发生停井事故，并根据当前系统时间可以对停井时间和停井时间段进行计量，并且将停井时间点和停井时间段进行显示，发送和存储记录。3.采用权利要求1所述的基于电参数实时监测抽油系统效率的智能监测装置对抽油系统进行一体化智能监测的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：该装置安装在抽油机井电机电源的控制柜或独立控制柜中，通过三相电压屏蔽线缆将电机的三相电压接入装置的三相电压输入端，通过互感器模块中的一级电流互感器将电机的三相电流信号输入到装置的三相电流输入端，通过两相电压屏蔽线缆将现场的220V电压接入到装置的电源模块中实现对装置的供电，装置的冲次检测模块安装在抽油机安装在抽油机曲柄内侧的金属梁上，并将其信号线接入到装置的冲次信号输入接口；步骤2：通过信号调理模块将互感器模块输入的电流信号转换为电压模块，提高信号的精度，并将处理后的信号输入三相多功能电能计量模块；步骤3：三相多功能电能计量模块对信号调理模块输出的信号进行采集、处理、计算，得到抽油机电机运行过程中的各项参数，对误差进行调整后，将参数输入到嵌入式处理模块；步骤4：嵌入式数据处理模块接收来自三相多功能电能计量模块、键盘输入模块、外部通讯模块、以太网通信模块、实时时钟模块、冲刺检测模块的数据，并对所得数据进行计算，完成对抽油系统效率的测量；计算方法如下：步骤4.1：对抽油机电机的电能消耗进行计算：测量可知的电能类型包括抽油机有功电能，无功电能，视在电能；有功电能和无功电能通过瞬时有功功率，瞬时无功功...
【专利技术属性】
技术研发人员：高宪文，陈星宇，王明顺，李翔宇，郑博元，赵荣昌，张逸凡，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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