注水变频电机的检测与保护装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及的是注水变频电机的检测与保护装置，它包括注水电机、变频器、微控制器、模拟信号检测电路、存储和实时时钟电路、通信电路、人机交互电路、报警电路，变频器连接注水电机；模拟信号检测电路由电流信号采样电路、变频电机温度检测电路、注水管网水压采集和调理电路组成，电流信号采样电路的霍尔传感器穿心串联在注水电机三相的输入端，变频电机温度检测电路中的温度传感器设置在注水电机上，注水管网水压采集和调理电路中的水压传感器设置在注水管网中；电流信号采样电路、变频电机温度检测电路、注水管网水压采集和调理电路均与微控制器连接，变频器与微控制器通过通信电路连接。本实用新型专利技术可确保注水系统运行安全及节能降耗。

Detection and protection device of water injection variable frequency motor

【技术实现步骤摘要】
注水变频电机的检测与保护装置
：本技术涉及的是一种检测与保护装置，具体涉及的是注水变频电机的检测与保护装置。
技术介绍
：在油田生产过程中注水是必要的生产环节，油田注水对提高原油采收率和采油速度，促进油田的高产、稳定起到积极作用。但是，随着油田开发进入新时期，油田进入高含水开发期后，随着油层含水量的持续增高，给油井的注水量也将迅速上升以保持油田稳产，注水耗电量必然会随着油层含水量的上升而急剧增长。我国油田注水系统效率较低，注水系统用电量超过整个油田用电量的35%以上。特别要强调的是，在石油化工行业90%以上的电力消耗在交流电动机上，国内各油田围绕注水系统节能降耗进行了大量的技术研究与改造。目前，为了节能降耗降低生产成本，国内油田注水泵站已经普遍开始采用高压变频调速装置进行注水量与压力的控制。在油田采油注水生产环节，变频注水电动机可能工作的环境很恶劣，注水电机时常大功率、满负荷、长时间的工作，这样发生各种故障的概率比一般环境下工作的电机高出不少。但是这样在油田注水生产现场继续使用传统的电机保护装置是不符合实际情况的。而传统的变频电机保护装置保护精度较低、动作时间误差大。在油田注水系统中注水量任务重，使用的都是高压、大功率设备。如何确保变频电机安全高效运行的问题给进行高压变频调速改造技术的企业提出了一个新的课题。根据不完全的统计，我国各个油田和石化企业的生产活动中每年烧毁烧坏的电动机大约2万台，经济损失惨重。电机故障轻则造成严重的经济损失，重则威胁工作人员的人身安全。因此，高压变频电机在变频运行方式下检测与保护研究工作对确保油田注水系统运行安全及节能降耗、提高生产效率和经济效益都具有重要意义。
技术实现思路
：本技术的目的是提供注水变频电机的检测与保护装置，这种注水变频电机的检测与保护装置用于解决确保变频电机安全高效运行的问题。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：这种注水变频电机的检测与保护装置包括注水电机、变频器、微控制器PIC16F877A、模拟信号检测电路、存储和实时时钟电路、通信电路、人机交互电路、报警电路，变频器连接注水电机；模拟信号检测电路由电流信号采样电路、变频电机温度检测电路、注水管网水压采集和调理电路组成，电流信号采样电路具有霍尔传感器，霍尔传感器穿心串联在注水电机三相的输入端，变频电机温度检测电路中的温度传感器设置在注水电机上，注水管网水压采集和调理电路中的水压传感器设置在注水管网中；电流信号采样电路、变频电机温度检测电路、注水管网水压采集和调理电路均与微控制器PIC16F877A连接，变频器与微控制器PIC16F877A通过通信电路连接，存储和实时时钟电路、人机交互电路、报警电路均与微控制器PIC16F877A连接；人机交互电路包括键盘电路、液晶显示电路和故障报警电路。上述方案中电流信号采样电路的构成为：霍尔传感器穿心串联在注水电机三相的输入端，霍尔传感器连接电压跟随电路，电压跟随电路连接低通滤波器，低通滤波器连接微控制器的A/D转换端口，霍尔传感器把注水电机三相电流转化为成比例的0～5V电压信号，该电压信号经电压具有高输入阻抗的电压跟随电路，增强驱动能力后，再经低通滤波后进入微控制器的A/D转换端口，电阻R1和C1组成一个低通滤波器，二极管D1、D2起到电压嵌位作用，保护微控制器的A/D模块，当V2电压为负电压时D2导通，V2处电压被钳位在0V，当V2电压高于5V时，D1导通，V2处电压被钳位在5V。上述方案中温度传感器采用WZP型Pt100温度传感器，水压传感器采用PT500-20M-DC5V-0.5-M20-8M-503水压传感器，存储和实时时钟电路采用512×8位的AT24C04作为存储器；采用PCF8583作为系统时钟。上述方案中通信电路采用MAX485作为通信接口芯片。上述方案中液晶显示电路采用NH12864M型LCM。本技术具有以下有益效果：1.本技术对高压大功率的变频电机的电流、电机温度、注水管网水压等参数的采样和数字化，实现变频电机故障的在线诊断、检测和控制，对确保注水系统运行安全及节能降耗、提高生产效率和经济效益都具有重要意义。2.本技术具有变频电机工作电流、绕组温度、注水管网水压等参数的时间数字显示功能，运行中可对这些参数进行实时显示，方便故障的排除。3.本技术通过人机对话模块进行参数设定，故障记录的参数存入单片机内非易失性存储器中，安全可靠、防掉电而具有抗震性能，具有极高的稳定性，设计简单、成本低、易操作。附图说明图1是注水变频电机检测与保护系统硬件电路原理框图。图2是PIC16F877A的PDIP-40封装图。图3是本技术中电流信号采样电路图。图4是本技术中变频电机温度检测电路图。图5是本技术中注水管网水压采集和调理电路图。图6是本技术存储和实时时钟电路。图7是本技术通信电路。图8是本技术人机交互电路。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步的说明：结合图1、图2所示，这种注水变频电机的检测与保护装置包括注水电机、变频器、微控制器PIC16F877A、模拟信号检测电路、存储和实时时钟电路、通信电路、人机交互电路、报警电路，变频器连接注水电机；模拟信号检测电路由电流信号采样电路、变频电机温度检测电路、注水管网水压采集和调理电路组成，电流信号采样电路具有霍尔传感器，霍尔传感器穿心串联在注水电机三相的输入端，变频电机温度检测电路中的温度传感器设置在注水电机上，注水管网水压采集和调理电路中的水压传感器设置在注水管网中；电流信号采样电路、变频电机温度检测电路、注水管网水压采集和调理电路均与微控制器PIC16F877A连接，变频器与微控制器PIC16F877A通过通信电路连接，存储和实时时钟电路、人机交互电路、报警电路均与微控制器PIC16F877A连接；人机交互电路包括键盘电路、液晶显示电路和故障报警电路。微控制器PIC16F877A作为核心部件，利用PIC16F877A内部的模数转换器对高压大功率的变频电机的相电流、电机绕组温度、注水管网水压等水压等参数进行采样和数字化，当出现过载、堵转、三相短路、电机过温等对称故障和断相、相间短路、接地等电压不对称故障时，微控制器控制蜂鸣器报警，并显示和保存故障信息，从而可靠而有效地根据不同故障性质实施对变频电机的保护。1、微控制器。微控制器模块是电机检测与保护器的核心，主要负责衡量电机工作正常与否的各种信号的采集、A/D转换、数据处理、数据存储、报警显示及与变频器通信等核心控制任务。本技术采用具有较高的性价比的PIC16F877A单片机。其部分引脚说明如下：①复位输入，可编程电压输入或者高电压测试模式控制引脚，当用作复位输入的时候，为ActiveLow动作。②OSC1/CLKI:震荡输入/外部时钟源输入引脚。OSC2/CLKO:振荡输出引脚，在振荡模式下该引脚应该连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种注水变频电机的检测与保护装置，其特征在于：这种注水变频电机的检测与保护装置包括注水电机、变频器、微控制器PIC16F877A、模拟信号检测电路、存储和实时时钟电路、通信电路、人机交互电路、报警电路，变频器连接注水电机；模拟信号检测电路由电流信号采样电路、变频电机温度检测电路、注水管网水压采集和调理电路组成，电流信号采样电路具有霍尔传感器，霍尔传感器穿心串联在注水电机三相的输入端，变频电机温度检测电路中的温度传感器设置在注水电机上，注水管网水压采集和调理电路中的水压传感器设置在注水管网中；电流信号采样电路、变频电机温度检测电路、注水管网水压采集和调理电路均与微控制器PIC16F877A连接，变频器与微控制器PIC16F877A通过通信电路连接，存储和实时时钟电路、人机交互电路、报警电路均与微控制器PIC16F877A连接；人机交互电路包括键盘电路、液晶显示电路和故障报警电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种注水变频电机的检测与保护装置，其特征在于：这种注水变频电机的检测与保护装置包括注水电机、变频器、微控制器PIC16F877A、模拟信号检测电路、存储和实时时钟电路、通信电路、人机交互电路、报警电路，变频器连接注水电机；模拟信号检测电路由电流信号采样电路、变频电机温度检测电路、注水管网水压采集和调理电路组成，电流信号采样电路具有霍尔传感器，霍尔传感器穿心串联在注水电机三相的输入端，变频电机温度检测电路中的温度传感器设置在注水电机上，注水管网水压采集和调理电路中的水压传感器设置在注水管网中；电流信号采样电路、变频电机温度检测电路、注水管网水压采集和调理电路均与微控制器PIC16F877A连接，变频器与微控制器PIC16F877A通过通信电路连接，存储和实时时钟电路、人机交互电路、报警电路均与微控制器PIC16F877A连接；人机交互电路包括键盘电路、液晶显示电路和故障报警电路。


2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵薪羽，
申请(专利权)人：黑龙江八一农垦大学，
类型：新型
国别省市：黑龙;23