專利名稱：一種在線壓力測量控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種應(yīng)用于油田抽油機(jī)上，可對抽油機(jī)皮帶承受的壓力進(jìn)行在線測量及控制的裝置。
背景技術(shù)：
油田抽油機(jī)的傳動依賴于電動機(jī)、減速箱及皮帶。但是，由于井下負(fù)荷的變化是難以預(yù)測的，因此，有時當(dāng)抽油杠所帶動的負(fù)荷過大時，抽油機(jī)的傳動皮帶就會受到超過設(shè)定值的壓力，嚴(yán)重時就會損壞甚至折斷?，F(xiàn)有技術(shù)中也有對抽油桿承受的壓力進(jìn)行檢測的設(shè)備，但是，這些已有設(shè)備往往功能單一，不能同時滿足測量及控制的功能。
發(fā)明內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中所提到的技術(shù)問題，本實用新型提供一種在線壓力測量控制裝置，該種測量控制裝置能夠安裝在油井上，能夠提供完整的測量和控制功能，為抽油機(jī)系統(tǒng)綜合自動化的可靠運行提供保障。本實用新型的技術(shù)方案是該種在線壓力測量控制裝置，包括一個皮帶壓力采集單元和測量控制單元，其特征在于所述皮帶壓力采集單元由壓力傳感器、放大器、微處理器、位置編碼器以及固態(tài)繼電器按照電氣連接原理連結(jié)后構(gòu)成；所述測量控制單元由低通濾波回路、差分AD采樣回路、CPU系統(tǒng)、開關(guān)量輸入回路、繼電器邏輯回路、人機(jī)接口模塊和電源模塊按照電氣連接原理連接后構(gòu)成，所述低通濾波回路前連接有一個MUX通道選擇器，所述通道選擇器依次設(shè)置高壓側(cè)中性點測量電流信號輸入、輸出端，高壓側(cè)三相電流測量信號輸入端；低壓側(cè)中性點電流測量信號輸入、輸出端，低壓側(cè)三相電流測量信號輸入端，溫度故障觸發(fā)信號輸出端，直流故障觸發(fā)信號輸出端，所述通道選擇器接收來自于CPU系統(tǒng)的通道選擇控制信號；在所述開關(guān)量輸入回路與 CPU系統(tǒng)之間增設(shè)一個包含發(fā)光管和光敏二極管的光電隔離電路，所述開關(guān)量輸入回路輸出的開關(guān)信號通過光電隔離電路的光耦作用輸出到所述CPU系統(tǒng)的開關(guān)量信號輸入端；在所述繼電器邏輯回路與CPU系統(tǒng)之間增設(shè)一個包含發(fā)光管和光敏二極管的光電隔離電路， 所述CPU系統(tǒng)輸出的開關(guān)信號通過光電隔離電路的光耦作用輸出到所述繼電器邏輯回路的開關(guān)量信號輸入端，所述繼電器邏輯回路驅(qū)動斷路器跳合閘操作回路；所述皮帶壓力采集單元中的固態(tài)繼電器的控制信號輸出端連接至所述測量控制單元中的直流故障觸發(fā)信號輸出端。本實用新型具有如下有益效果該種裝置能夠直接安裝在抽油機(jī)的機(jī)座上，將壓力傳感器放置在抽油機(jī)的皮帶傳動系統(tǒng)上，將對應(yīng)的高低壓信號輸入端連接至抽油機(jī)變壓器和電動機(jī)的對應(yīng)高、低壓信號端。這樣，壓力傳感器就可以將采集到的壓力信號隨時傳遞給微處理器，由固態(tài)繼電器向測量控制單元輸入異常的直流故障信號。同時，測量控制單元采集對應(yīng)抽油機(jī)變壓器和電動機(jī)的高、低壓信號，經(jīng)過內(nèi)部的CPU系統(tǒng)按照程序?qū)Ρ葯z測后，就可以得到抽油機(jī)皮帶的準(zhǔn)確壓力信息，并可以通過各種通訊接口遠(yuǎn)程發(fā)送同時通過控制信號輸出端分別輸出控制抽油機(jī)變壓器和電動機(jī)的信號，以緩解皮帶壓力，由此，實現(xiàn)抽油機(jī)皮帶壓力的遠(yuǎn)程測量和控制。


圖1是本實用新型所述皮帶壓力采集單元的組成示意圖。圖2是本實用新型所述測量控制單元的組成示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明由圖1所示，該種在線壓力測量控制裝置，包括一個皮帶壓力采集單元和測量控制單元，所述皮帶壓力采集單元由壓力傳感器、放大器、微處理器、位置編碼器以及固態(tài)繼電器按照電氣連接原理連結(jié)后構(gòu)成。所述壓力傳感器測得壓力信號后通過信號電纜輸送至放大器，其中放大器、位置編碼器的輸出端依次聯(lián)結(jié)于微處理器的數(shù)據(jù)輸入端，所述放大器的正輸入端作為壓力信號輸入端，所述微處理器的控制信號輸出端連接至固態(tài)繼電器的啟動信號輸入端，所述位置編碼器上的位置感應(yīng)開關(guān)固定于電動機(jī)的轉(zhuǎn)動軸承上，由此可以感知電動機(jī)的轉(zhuǎn)動程度。如圖2所示，所述測量控制單元由低通濾波回路、差分AD采樣回路、CPU系統(tǒng)、開關(guān)量輸入回路、繼電器邏輯回路、人機(jī)接口模塊和電源模塊按照電氣連接原理連接后構(gòu)成，所述低通濾波回路前連接有一個MUX通道選擇器，所述通道選擇器依次設(shè)置高壓側(cè)中性點測量電流信號輸入、輸出端IAl和ICl，高壓側(cè)三相電流測量信號輸入端UAl、UB1和UCl ；低壓側(cè)中性點電流測量信號輸入、輸出端，IA2和IC2，低壓側(cè)三相電流測量信號輸入端UA2、UB2 和UC2，溫度故障觸發(fā)信號輸出端，直流故障觸發(fā)信號輸出端，所述通道選擇器接收來自于 CPU系統(tǒng)的通道選擇控制信號；在所述開關(guān)量輸入回路與CPU系統(tǒng)之間增設(shè)一個包含發(fā)光管和光敏二極管的光電隔離電路，所述開關(guān)量輸入回路輸出的開關(guān)信號通過光電隔離電路的光耦作用輸出到所述CPU系統(tǒng)的開關(guān)量信號輸入端；在所述繼電器邏輯回路與CPU系統(tǒng)之間增設(shè)一個包含發(fā)光管和光敏二極管的光電隔離電路，所述CPU系統(tǒng)輸出的開關(guān)信號通過光電隔離電路的光耦作用輸出到所述繼電器邏輯回路的開關(guān)量信號輸入端，所述繼電器邏輯回路驅(qū)動斷路器跳合閘操作回路；所述皮帶壓力采集單元中的固態(tài)繼電器的控制信號輸出端Sl連接至所述測量控制單元中的直流故障觸發(fā)信號輸出端。上述方案中，所述低通濾波回路單元采用巴特沃斯低通濾波器芯片，所述光電隔離電路采用線性光耦HCNR200芯片。具體實施時，可以將CPU系統(tǒng)設(shè)有三路輸出，分別連接通訊模塊、人機(jī)接口模塊 MMI和繼電器邏輯回路，電源模塊其中CPU系統(tǒng)與開關(guān)量輸入回路和繼電器邏輯回路之間分別設(shè)有光電隔離電路。通訊模塊包括以太網(wǎng)通訊接口、CAN網(wǎng)通訊接口和RS485通訊接口。人機(jī)接口模塊包括液晶顯示屏、鍵盤和指示信號燈。CPU系統(tǒng)包括32位微處理器CPU、 RAM、ROM和Flash存儲器。外部電流經(jīng)隔離互感器隔離變換后，由低通濾波回路輸入至差分AD采樣回路，采樣數(shù)字處理后，輸入CPU系統(tǒng)，實時計算各種測量值。差分AD采樣回路具有轉(zhuǎn)換速度快、采樣偏差小、超小功耗及穩(wěn)定性好等特點，故本實用新型的采樣回路無可調(diào)整元件，也不需要在現(xiàn)場作調(diào)整，具備高度的可靠性，并且每周波M點采樣點保證測量的高精度。 應(yīng)用時，將高壓側(cè)中性點測量電流信號輸入、輸出端IAl和IC1，高壓側(cè)三相電流測量信號輸入端UA1、UB1和UCl ；低壓側(cè)中性點電流測量信號輸入、輸出端IA2和IC2，低壓側(cè)三相電流測量信號輸入端UA2、UB2和UC2，直流故障觸發(fā)信號輸出端分別接至固態(tài)繼電器的Sl端，一旦CPU系統(tǒng)檢測到上述回路出現(xiàn)問題，可以通過各種通訊接口遠(yuǎn)程發(fā)送同時通過控制信號輸出端分別輸出控制抽油機(jī)變壓器和電動機(jī)的信號，以緩解皮帶壓力，由此， 實現(xiàn)抽油機(jī)皮帶壓力的遠(yuǎn)程測量和控制。
權(quán)利要求1.一種在線壓力測量控制裝置，包括一個皮帶壓力采集單元和測量控制單元，其特征在于所述皮帶壓力采集單元由壓力傳感器、放大器、微處理器、位置編碼器以及固態(tài)繼電器按照電氣連接原理連結(jié)后構(gòu)成；所述測量控制單元由低通濾波回路、差分AD采樣回路、CPU系統(tǒng)、開關(guān)量輸入回路、繼電器邏輯回路、人機(jī)接口模塊和電源模塊按照電氣連接原理連接后構(gòu)成，所述低通濾波回路前連接有一個MUX通道選擇器，所述通道選擇器依次設(shè)置高壓側(cè)中性點測量電流信號輸入、輸出端(IA1，ICl )，高壓側(cè)三相電流測量信號輸入端(UAl，UBl，UCl);低壓側(cè)中性點電流測量信號輸入、輸出端(IA2，IC2)，低壓側(cè)三相電流測量信號輸入端(UA2，UB2, UC2)，溫度故障觸發(fā)信號輸出端，直流故障觸發(fā)信號輸出端，所述通道選擇器接收來自于CPU系統(tǒng)的通道選擇控制信號；在所述開關(guān)量輸入回路與CPU系統(tǒng)之間增設(shè)一個包含發(fā)光管和光敏二極管的光電隔離電路，所述開關(guān)量輸入回路輸出的開關(guān)信號通過光電隔離電路的光耦作用輸出到所述CPU系統(tǒng)的開關(guān)量信號輸入端；在所述繼電器邏輯回路與CPU系統(tǒng)之間增設(shè)一個包含發(fā)光管和光敏二極管的光電隔離電路，所述CPU系統(tǒng)輸出的開關(guān)信號通過光電隔離電路的光耦作用輸出到所述繼電器邏輯回路的開關(guān)量信號輸入端，所述繼電器邏輯回路驅(qū)動斷路器跳合閘操作回路；所述皮帶壓力采集單元中的固態(tài)繼電器的控制信號輸出端(Si)連接至所述測量控制單元中的直流故障觸發(fā)信號輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種在線壓力測量控制裝置，其特征在于所述低通濾波回路單元采用巴特沃斯低通濾波器芯片，所述光電隔離電路采用線性光耦HCNR200芯片。
專利摘要一種在線壓力測量控制裝置。主要解決現(xiàn)有技術(shù)中沒有此類裝置可對抽油機(jī)皮帶的壓力信號進(jìn)行在線測量和控制的裝置的問題。其特征在于所述皮帶壓力采集單元由壓力傳感器、放大器、微處理器、位置編碼器以及固態(tài)繼電器按照電氣連接原理連結(jié)后構(gòu)成；所述測量控制單元由低通濾波回路、差分AD采樣回路、CPU系統(tǒng)、開關(guān)量輸入回路、繼電器邏輯回路、人機(jī)接口模塊和電源模塊按照電氣連接原理連接后構(gòu)成。該種測量控制裝置可以安裝在油井上，能夠提供完整的測量和控制抽油機(jī)皮帶壓力的功能，為抽油機(jī)系統(tǒng)綜合自動化的可靠運行提供保障。
文檔編號G05D16/20GK202331228SQ20112049114
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者于曉坤, 關(guān)玉梅, 閆慶華, 馬卉宇 申請人:黑龍江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院