專利名稱：抽油機自控節能儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種抽油機自控節能儀。
在我國石油生產中絕大多數使用不同規格的抽油機，對井下原油進行無間斷抽取。目前大部分油井已處于乏油低產階段，甚至有的新井一開始就產量不高，但只要供電系統不停電，所有抽油機將無休止運轉。由于產量所限，每日24小時抽油機空抽時間累計占50％以上，不僅浪費了電能，也造成了機械的額外損耗。由于野外環境惡劣，電機不便采取切實可行的保護措施，電機極易被燒毀。由于對無功功率無補償措施，無功損耗大，功率因數達不到規定要求。抽油機在工作過程中，電動機承受周期性變化負荷，運行于輕載或變動負載下。電動機的平均輸出功率與最高輸出功率之比一般為0.3-0.4。另外，抽油電動機起動負荷較大，而運行負荷小，稠油井和結鹽結構井起動轉矩則更大。因此，抽油電動機長期處于低負荷低功率因數狀態下運行。
本實用新型的目的在于避免上述現有技術中的不足之處，而提供一種可對抽油機進行自動控制，避免空抽，損耗低，對電機具有綜合保護功能，可提高功率因數的抽油機自控節能儀。
本實用新型的設計方案如下一種抽油機自控節能儀，包括互感器7，其輸出端經信號變送6接模擬開關5的輸入端，該模擬開關5的輸出端經A/D轉換4，通過數據總線與單片機3相接，其特殊之處在于所述模擬開關5的輸入端還接有與電機13相接的漏電檢測11；定時延時控制輸入9和功率整定輸入10的輸出端也通過數據總線與單片機3相接；所述單片機3的輸出端接有報警顯示8和微控執行1，所述微控執行1與接于三相交流電源線上的電磁開關2相接；所述電機13的三相入線端接有無功補償12；所述單片機3由單片機CPU構成；電機13由電機MD構成，所述定時延時控制輸入9包括撥碼盤BM1及接于其輸出端的緩沖器U1，所述緩沖器U1通過數據總線DBUS與單片機CPU相接；所述功率整定輸入10包括撥碼盤BM2及接于其輸出端的緩沖器U2，所述緩沖器U2通過數據總線DBUS與單片機CPU相接；所述模擬開關5和A/D轉換4分別由模擬開關CD和A/D轉換AD構成；所述互感器7由設置于主回路三根火線上的互感器HA、HB、HC構成；所述微控執行1包括光電隔離器U3，其輸出經三極管T接繼電器J；所述電磁開關2包括交流接觸器JC，其回路中串接有繼電器J的觸點JK，所述交流接觸器JC的常開觸點JC-1、JC-2、JC-3分別接于三相交流電源線A、B、C上，所述無功補償12由分別并接于電機MD繞組回路中的移相電容CYX1～3構成。
上述信號變送6可包括分別接于互感器HA、HB、HC輸出端的整流濾波電路，該整流濾波電路包括橋式整流QZL，橋式整流QZL的輸出經由相并接的電容C1、C2及接于兩者一端間的電阻RF、接于電容C1兩端的電阻RW構成的濾波器后，經隔離電阻RY接入阻抗變換，所述阻抗變換由與互感器HA、HB、HC相應的運放GS1～3構成，運放GS1～3的輸出分別接模擬開關CD的三個通道。
上述漏電檢測11可包括輸出端與模擬開關CD通道相接的運放BS，運放BS的輸入端經相串接的二極管D1～D3及交流接觸器JC的常閉觸點JC-4與三相交流電源相接。
上述報警顯示8可包括發光二極管D4～D9，其分別經三極管T1～T6接于單片機CPU的輸出口。
附圖圖面說明如下
圖1為本實用新型的原理框圖；圖2為本實用新型的電路原理圖。
下面將結合附圖對本實用新型作進一步詳述參見
圖1，本實用新型采用單片機3對外界信息進行收集采樣處理，然后生成控制信號，通過微控執行1控制電磁開關2，使電機13進行有序化啟動和停止。當前運行狀態及故障保護時的故障性質通過報警顯示8顯示。電機13的延時啟動時間設定及間歇工作時間設定均通過定時延時控制輸入9輸入，負載功率整定通過功率整定輸入10輸入。工作參量一經設置，整個裝置便依據已設參量準確運行工作。“啟動”、“停止”、“時間方式選擇”等指令，均以開關量方式輸入。電機13發生短路、斷相、過載等故障時，互感器7將故障信息送入信號變送6，經模擬開關5、A/D轉換4送入單片機3，由單片機3發出斷電停機命令，通過微控執行1，使電磁開關2釋放，切斷電機13電源。同時，單片機3通過報警顯示8發出相應報警信號。本實用新型對于過載故障采取反時限保護，即過載程度與保護動作時間成反比例關系。漏電檢測是在電機啟動前進行的。通過漏電檢測11將信號經模擬開關5、A/D轉換4送入單片機3。如果漏電，單片機3發出閉鎖命令，使電機13不得啟動。無功補償12加裝于電磁開關2的交流接觸器出線端，與電機13同步得電。
參見圖2，定時延時控制輸入9的撥碼盤BM1是數字式“10翻2”機械碼盤。設置后的數碼經P2.5腳，線選通緩沖器U1，即74HC245，送上數據總線DBUS，供單片機CPU讀取。撥碼盤BM1共兩位數，最大值為“99”，左邊一位作為延時啟動設定，單片機CPU讀取后作乘10處理，定義為秒延時，因此延時最大值為90秒；右邊一位作為間歇工作定時選擇檔，共0-9十檔，兩組定時時間，即“時間方式I”；“時間方式II”。由時間方式選擇開關K1確定時間方式，由單片機CPU測試P1.4腳進行判斷。該兩組定時時間決定了抽油機的間歇工作時間，單片機CPU讀取上述數據并存入內存作為定時依據。電機MD啟動后，組成互感器7的互感器HA、HB、HC中流過電流IA、IB、IC。這些電流與主控電路電機MD的電流成正比關系。以HA為例經橋式整流QZL和電阻RF、RW分壓得到與主控電路電機MD電流相對應的電壓信號，經電阻RY至運放GS1作為負載電流的采樣值。單片機CPU經P2.0、P2.1、P2.2腳選通模擬開關CD即CD4051的三個通道1X、2X、3X，分時采樣電壓VA、VB、VC，并經A/D轉換AD，即ADC0804進行A/D轉換，其數字量送上數據總線DBUS，由單片機CPU讀取加工處理。功率整定輸入10的撥碼盤BM2，其整定值是根據電機MD額定電流值確定設置，經P2.6腳選通緩沖器U2即74HC245，送上DBUS，單片機CPU讀取后與采樣值作除運運算確定其過載、短路、缺相等故障特征，判斷是否采取停機保護。需停機時，會使P3.2腳升為高電平，其經微控執行1的光電隔離器U3、即4N35使三極管T截止，繼電器J失電，停止運行，繼電器J的觸點JK斷開，接觸器JC失電，其觸點JC-1、JC-2、JC-3變常開。保護電機MD完成。
漏電檢測11是通過導線與電機MD繞組相接，經交流接觸器JC常閉觸點JC-4與電源隔離后通過保護二極管D1、D2、D3引入運放BS與電壓VL比較后判斷是否漏電，如漏電，電壓VD＜VL，則電壓VH呈高電平，否則呈低電平，通過模擬開關CD，即CD4051的OX通道經A/D轉換AD、單片機CPU讀取數字量后執行漏電閉鎖程序，將P3.2固定于高電平，電機MD不得起動。報警顯示8由單片機CPU的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P3.4、P3.5口分別輸出低電平，分別驅動晶體管T1-T6，點亮發光二極管D4-D9，指示不同性質的故障。D4-D9分別采用9012。為使在電機負載條件下減小電壓與電流之間的相位差，無功補償12，在電機MD繞組回路并入相應容量的移相電容CYX1、CYX2、CYX3，以抵消感抗作用，有效發揮有功功率，從而使功率因數COSφ得到提高。單片機CPU的INT1端接“停止”開關K2，復位端RESET接“復位”開關K3。VCC為本實用新型電路電源。
本實用新型與現有技術相比具有如下優點采用單片機技術，具有調整靈活，控制準確，主電路電流無諧波，對電網無污染、無射頻輻射干擾等優點，有顯著的節能及保護效果。其主功能有①自控間歇，與不間斷間歇抽油方式；②電機綜合保護；③跟隨負荷電壓自適應調節；④抽油電動機就地無功補償；⑤可調延時起動等。
權利要求1.一種抽油機自控節能儀，包括互感器(7)，其輸出端經信號變送(6)接模擬開關(5)的輸入端，該模擬開關(5)的輸出端經A/D轉換(4)，通過數據總線與單片機(3)相接，其特征在于所述模擬開關(5)的輸入端還接有與電機(13)相接的漏電檢測(11)；定時延時控制輸入(9)和功率整定輸入(10)的輸出端也通過數據總線與單片機(3)相接；所述單片機(3)的輸出端接有報警顯示(8)和微控執行(1)，所述微控執行(1)與接于三相交流電源線上的電磁開關(2)相接；所述電機(13)的三相入線端接有無功補償(12)；所述單片機(3)由單片機CPU構成；電機(13)由電機MD構成，所述定時延時控制輸入(9)包括撥碼盤BM1及接于其輸出端的緩沖器U1，所述緩沖器U1通過數據總線DBUS與單片機CPU相接；所述功率整定輸入(10)包括撥碼盤BM2及接于其輸出端的緩沖器U2，所述緩沖器U2通過數據總線DBUS與單片機CPU相接；所述模擬開關(5)和A/D轉換(4)分別由模擬開關CD和A/D轉換AD構成；所述互感器(7)由設置于主回路三根火線上的互感器HA、HB、HC構成；所述微控執行(1)包括光電隔離器U3，其輸出經三極管T接繼電器J；所述電磁開關(2)包括交流接觸器JC，其回路中串接有繼電器J的觸點JK，所述交流接觸器JC的常開觸點JC-1、JC-2、JC-3分別接于三相交流電源線A、B、C上，所述無功補償(12)由分別并接于電機MD繞組回路中的移相電容CYX1～3構成。
2.如權利要求1所述的抽油機自控節能儀，其特征在于所述信號變送(6)包括分別接于互感器HA、HB、HC輸出端的整流濾波電路，該整流濾波電路包括橋式整流QZL，橋式整流QZL的輸出經由相并接的電容C1、C2及接于兩者一端間的電阻RF、接于電容C1兩端的電阻RW構成的濾波器后，經隔離電阻RY接入阻抗變換，所述阻抗變換由與互感器HA、HB、HC相應的運放GS1～3構成，運放GS1～3的輸出分別接模擬開關CD的三個通道。
3.如權利要求1或2所述的抽油機自控節能儀，其特征在于所述漏電檢測(11)包括輸出端與模擬開關CD通道相接的運放BS，運放BS的輸入端經相串接的二極管D1～D3及交流接觸器JC的常閉觸點JC-4與三相交流電源相接。
4.如權利要求3所述的抽油機自控節能儀，其特征在于所述報警顯示(8)包括發光二極管D4～D9，其分別經三極管T1～T6接于單片機CPU的輸出口。
專利摘要一種抽油機自控節能儀,包括互感器,其經信號變送、模擬開關經A/D轉換,通過數據總線與單片機相接,模擬開關的輸入端還接有與電機相接的漏電檢測;定時延時控制輸入和功率整定輸入的輸出端也通過數據總線與單片機相接;單片機的輸出端接有報警顯示和與電磁開關相接的微控執行;電機的三相入線端接有無功補償。本實用新型可避免抽油機空抽,損耗低,對電機具有綜合保護功能,可提高功率因數。
文檔編號F04B49/06GK2405037SQ9923509
公開日2000年11月8日 申請日期1999年11月15日 優先權日1999年11月15日
發明者李集信 申請人:李集信