第2代数字化抽油机

第2代数字化抽油机是指具备数据采集和远程控制功能的抽油机。是针对目前数字化建设现场施工中安装工作量大、野外施工难度大、油田现场动火、动电危险度高、设备集成度低、各施工单位安装方式不统一等问题而研制的新产品。该产品集成油井数据采集模块，实现抽油机自动调节平衡，自动调节冲次。现场安装和数字化建设安装同步进行，节约建设成本，缩短建设周期，对油田数字化建设起到了积极地推动作用。   

 

2.方案

SM40P-5000KE RTU，是日月科技集团整合多年油井RTU产品研发、工程应用经验而研发的新一代高集成度的嵌入式测控终端产品，集成电量采集单元、启停控制单元、数据采集处理及通讯等单元。是针对石油工业一线现场油井生产数据采集及远程控制而设计的通用型数据采集及远程控制终端装置，可配备SMDP05型LED显示模块，实时显示抽油机冲次及平衡度。具备功能全面、使用方便、综合性能价格比高等特点。

SMA35GDDC-C载荷传感器和SMA36SC-GD角位移传感器，是我公司积淀二十多年经验、各大油田用户不断使用总结、持续优化精致打造而成，均属2线制不分正负极标准4~20mA产品。在通用产品的基础上，安装结构专为第2代数字化抽油机量身定制，嵌入式安装在抽油机中，同步实时监测抽油机井载荷、位移数据，形成示功图。

2．功能

2.1.油井图形监测：功图、电流图、功率图；

2.2.功图参数监测：最大最小载荷、冲程、冲次、平衡度等；

2.3.井口参数监测：油压（或汇管压力）、套压、井口温度等参数；

2.4.三相电量监测：三相电流、电压、有功功率、功率因数等；

2.5.油井远程控制：远程开井、停井，远程开停井前完备的语音告警。

2.6.系统报警监测：停井、开井报警；三相电流不平衡、电压缺相报警；停电报警（选配功能）；安防报警（选配功能）。

2.7.抽油机冲次自动判断及调整：抽油机工作冲次实时显示；自动档，RTU通过自动判定或根据站控指令，调整抽油机工作在最佳工作冲次状态；手动档，通过变频器自身资源调整冲次；锁定档，禁止调整。

2.8.抽油机平衡度自动判定及调节：抽油机工作平衡度实时显示；自动档，RTU根据实测平衡度，调整平衡块位置，使抽油机工作在最佳平衡状态；手动档，通过控制柜面板调整，RTU不参与；锁定档，禁止调整。

 

 

 

E5318 抽油机控制器（RPC）是我公司针对油田生产需要，结合采油工程技术、自动化仪表技术、通信技术及计算机技术而开发、生产的智能型控制器，具备油井状态自动检测、油井远程智能控制、油井工况智能诊断、油井示功图采集、油井工艺参数采集等功能。具有功能性强，可靠性高，应用灵活，操作方便等特点。控制器支持多种通讯方式，能够在无人值守的情况下实现油井的远程实时监控，及时掌握油井的动态变化，提高油田生产效率，保证安全生产，提高经济效益。
　　E5318 抽油机控制器（RPC）由控制器和保护箱组成，结合负荷、位移传感器及多种现场仪表可实现示功图、电流图的采集，井口油压、套压、回压、油温的检测，抽油机电机电压、电流等参数的监控，并且支持无线负荷/位移传感器、无线压力传感器、无线温度传感器的接入，方便现场施工、维护。控制器既可联入控制网络实现远程遥测、遥控，也可独立工作完成各项功能。
　　结构形式
　　E5318 抽油机控制器（RPC）由主控制模块、显示模块、端子板模块、电源模块、通讯模块、无线通讯模块（可选）加保护箱组成。保护箱可起防雨、防晒、防尘的作用。

　　产品特点：
　　E5318 抽油机控制器（RPC）是在做了大量的现场调研，征求了许多专家及用户意见而设计的，因此在技术上有许多独到之处，具体体现为以下几点：
　　●结构合理，可直接应用于工业现场
　　完备的供电、检测、控制、操作、安装、防护设计，用户无须二次配置。
　　外加保护箱，可很好地起到了防雨、防晒、防尘的作用。
　　●配置合理，具有很强的现场适应能力
　　具有AI、DI、DO、RTD等多种类型的输入、输出信号。
　　具有24V仪表电源输出，可直接入两线制仪表。
　　可检测负荷、油压、套压、回压、油温、电机电压、电机电流、启停状态等不同类型的信号。
　　可满足开关、报警、紧急停车等不同类型的控制要求。
　　●故障主动上报功能
　　支持故障主动上报功能，更迅速地反应现场的故障，及时处理，减少损失。
　　●用户二次编程功能
　　支持用户采用IEC1131-1进行二次编程，方便用户对特殊井口采集、控制的更改，更快地适应井口监控的需要。
　　●无线仪表接入功能
　　支持无线仪表接入功能，方便现场施工及维护工作。可以同时接入无线示功仪、无线油压、无线套压、无线温度等仪表，适应油田井口采集需要。
　　●灵活的通讯方式，标准的通讯协议，可方便地组成SCADA系统
　　提供三路对外串行接口、一路以太网接口。
　　可配接无线网桥、数传电台、GPRS DTU等多种远程通讯设备。
　　支持标准的Modbus RTU、ECHO 4100协议。
　　●现场监控和远程监控兼备，为系统操作、诊断、维护和升级提供了方便
　　控制器可作为控制系统中的一个站点联网工作，也可独立运行完成各项功能。
　　通过手操器可现场设定控制器参数，也可远程设定，参数可组态。
　　控制器程序可实现现场下载，软件升级容易。
　　●工业标准设计，能够工作于各种恶劣环境
　　内部器件均选用优秀的工业级产品。
　　具有卓越的温度特性，可在恶劣环境下工作。使用温度可达-40℃~70℃。
　　产品通过EMC电磁兼容性试验3级测试。
　　●充分的可靠性设计，严格的质量检验，为用户提供了可靠的保证
　　电源、信号入出口均有保护措施，并与主控电路隔离。
　　具有看门狗及数据掉电保护功能，可长期保存设定参数及历史数据。
　　产品的研制、生产、检验严格按照ISO9001质量体系标准进行。
　　产品功能：
　　E5318 抽油机控制器（RPC）具有如下功能：
　　数据采控模块：监视抽油机生产工况，可按随意设定时间间隔采集油井功图，采集油压、套压、油温、动液面等现场参数，远程智能控制抽油机启停。
　　节能模块：具有空抽控制、间抽控制和连喷带抽控制功能，可使抽油井、抽油机运行在最佳工作状态，也可起到节能增产的作用。
　　诊断、安全模块：通过功图专家诊断软件，可判断当前油井的实际工况如出沙、结蜡、供液不足、漏失、碰杆、脱杆等工况。对油杆卡杆、断杆，盘根漏油，电机过流、断相，油管漏失等进行停机安全保护与报警。
　　电能模块：电能模块可实现电机电力参数的采集,包括三相电压、电流、有功功率、无功功率，功率因数，今日耗电量、昨日耗电量等。
　　故障主动上报模块：抽油机现场故障主动上报功能，最快速度应对突发事件
　　无线仪表接入模块：支持接入无线负荷/位移传感器、无线压力传感器、无线温度传感器，方便现
　　场施工维护。
　　远程通讯模块：抽油机启停的远程遥控，远程读取、设定工作参数。
　　主要功能说明：
　　示功图检测
　　通过负荷传感器检测一个冲程内负荷的变化，通过位移传感器检测位移的变化，由此得到负荷随位移的变化关系（示功图）。

　　空抽控制
　　油井的空抽会造成很大的危害，通过设置空抽控制点和停机时间来实现空抽控制。当实测功图包含空抽控制点时，控制器认为此时深井泵仍具有一定泵效，继续运转；当连续测得的几幅功图（此值可设）均不包含此点时，控制器认为深井泵发生空抽，自动停机；当停机一段时间，液面恢复后，又自动启抽，从而实现空抽控制。此控制方式可起到节能的作用。
　　负荷超限控制
　　当抽油机正常工作时，负荷和负荷跨度处在一定的范围之内。当抽油机出现异常，如卡杆或断杆时，负荷或负荷跨度会超限，此时控制器会给出报警信息并自动停机，防止电机和泵损坏。
　　峰谷节能控制
　　抽油机控制器可定点设定抽油机的启停，这样抽油机就可根据生产需要，错开用电高峰对抽油机进行管理。此控制方式也可起到节能的作用。
　　连喷带抽控制
　　在新油田，油井在转抽初期仍具有一定的自喷能力，如不加控制，采液量可能过高；若装油嘴控制，连续抽一定时间后，井口压力太高，易造成盘根漏，加大现场管理工作量；另外，抽油机无力消耗加大，会造成能源浪费。采用连喷带抽控制，可解决此问题。此控制可起到节能的作用。
　　抽油机控制器现场应用示意图：

　　●说明：
　　负荷、位移传感器用于采集抽油机井的示功图，控制器进行分析处理；
　　压力传感器采集井口油压、套压，结合示功图判断油井的工况；
　　三相电参数采集可以用于分析判断电机工作情况；
　　通过控制电机控制箱中的交流接触器，可以对电机的启停进行控制。控制器根据采集的数据分析判断抽油井的工况，根据预设定的动作控制抽油机的电机。

　　●选型说明：
　　有线方式配置中，主要仪表全部选择有线方式。该配置实时性强，可以实时监控油井的工况，对现场情况及时地掌握。
　　无线方式配置中，主要仪表全部采用无线方式。该配置施工简单，维护方便，对现场工况进行定时采集控制。
　　指标：

　　主要配件：
　　E5318抽油机控制器可选用多种负荷、位移传感器实现抽油机负荷、位移信号的采集。根据现场需求的不同，用户可以选配不同的传感器。

E530X抽油机控制器是针对油田生产需要，结合采油工程技术、自动化仪表技术、通信技术及计算机技术，而开发、生产的智能型控制器。具备油井状态自动检测、油井远程智能控制、油井工况智能诊断、油井示功图采集、油井工艺参数采集等功能。

E530X抽油机控制器是针对油田生产需要，结合采油工程技术、自动化仪表技术、通信技术及计算机技术，而开发、生产的智能型控制器。具备油井状态自动检测、油井远程智能控制、油井工况智能诊断、油井示功图采集、油井工艺参数采集等功能。
      E530X抽油机控制器由控制器和保护箱组成，结合负荷、位移传感器及多种现场仪表可实现示功图、电流图的采集、井口油压、套压、回压、油温、以及抽油机电机电压、电流等参数的监测，可按随意设定时间间隔采集油井功图，采集各种现场参数，可远程智能控制抽油机启停，同时具有空抽控制、间抽控制和连喷带抽控制功能，可使抽油井、抽油机运行在最佳工作状态，起到节能增产的作用。既可联入控制网络实现远程遥测、遥控，也可独立工作完成各项功能。

ECH0 5302型抽油机控制器
    ECH05302型抽油机控制器是安控公司针对油田抽油机控制而生产的远程控制终端(RTU),它采用了先进的工业控制器和接口模块,具有功能强,可靠性高,应用灵活,操作方便等特点。 
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ECH05302型抽油机控制器特点:

●  使用优秀的工业级组件生产,可靠性高。 
●  具有卓越的温度特性,可在恶劣环境下工作。 
●  支持通用的ModbusRTU、ModbusASCII等通信协议及ECH04100通信协议(兼容Baker8500协议),可方便地联人控制系统。 
●  硬件、软件组态方便,易维护和扩展。 
●  汉字操作界面,易学、易懂、易操作。 
●  具有多种控制方式,可很好地适应现场要求。 
●  具有数据掉电保护功能,可长期保存设定参数茂历史数据。 
●  具有看门狗功能,使控制器工作更加可靠。 
 
ECH0 5302型抽油机控制器系统结构
    ECH0 5302型抽油机控制器由控制器加保护箱组成。结合负荷传感器、位置开关和电流传感器可实现示功图及电流图的采集。
    控制器由控制模块、接口模块、电源模块、电台及显示器、键盘、控制继电器等几部分组成。其结构合理,安装牢靠,易于扩展和维护。
    保护箱分为防雨遮阳罩、仪器箱、接线箱三部分,可起防雨、防晒、防尘的作用。 
  ECH0 5302型抽油机控制器技术指标
     输入信号
● 负荷信号 1路,信号量程0~150KN(可调),测量精度1%  
● 热电阻信号 1路,Pt100热电阻,-50~ +200℃或0~100℃可调,测 量精度0.5%,可用于油温测量  
● 模拟信号 6路,4~20时DC电流信号, 测量精度0.1%,可用于电流、电压、压力、连续位移或其它测量 
● 数字信号 4路，触点信号，24V电平信号, 可用f抽油机启停状态测量或其它测量，脉冲记数3路,0~ 10KHz脉冲信号，可用于位置开关濒Il量和记数或其他测量。 

输出信号
● 继电器输出 4路,触点容量220V10A
可用于抽油机的启停控制和报警输出 

通讯方式
● 无线电台 1路,数传电台,用于远程通讯 
● 串行通讯 1路,RS232,用于现场读取数据 
● 通讯协议 ModbusRTU,ModbusASCII ECH04100协议(兼容Baker 8500协议) 

显示及操作
● 操作方式 图形LCD显示  
● 显示方式 远程操作,现场按钝操作 

控制
● 控制类型 空抽控制，定时启停控制，负荷超限停机控制,连喷带抽控制，启停的远程遥控 
● 空抽控制 点方法,矩形法  
● 示功图分辨率 每秒20点  
● 模数转换 12bitA/D 

使用条件
● 电源类型 220VAC 50HZ 
● 使用温度 -40~+80℃ 
● 存储温度 -50~+85℃ 

ECHO 5316抽油机控制器是安控公司针对油田抽油机变频控制而生产的智能型控制器，它采用了的变频器加控制器方式控制电机，具有功能性强，可靠性高，应用灵活，操作方便等特点。结合通过判断采集的示功图，智能控制抽油井运行参数，使抽油机达到最优运行状态。

概述 ECHO 5316抽油机控制器是安控公司针对油田抽油机变频控制而生产的智能型控制器，它采用了的变频器加控制器方式控制电机，具有功能性强，可靠性高，应用灵活，操作方便等特点。结合通过判断采集的示功图，智能控制抽油井运行参数，使抽油机达到最优运行状态。并可以结合上位机示功图诊断软件、计量软件可以很方便的得到油井工况。 ECHO5316抽油机控制器具备多种功能供用户选择，以满足不同现场的需求，用户可根据现场要求不同加以选择。 结构与配置 外部结构 ECHO5316抽油机控制器由主控制器、变频器、限位开关、接近开关、抱闸系统、电机测速系统、保护箱等组成。保护箱分为立式，为单箱体结构。保护箱可起到防雨、防晒、防尘的作用。 配套软件 下位机软件配置： 智能抽油机控制器可选择内嵌以下软件 ●带二次开发功能，用户可以根据项目特殊需要进行二次开发，编程语言符合IEC61131-3标准，例如用户需要通过编程实现其它特殊功能。 ●电机变频控制软件。 ●智能自动运行参数控制软件。 ●油井参考产液量计量软件。 上位机配套软件： 抽油机井口控制器上位机可选择配套以下软件 ●远程通讯驱动软件 ●上位机示功图回放软件 ●上位机功图计量软件 ●上位机功图诊断软件 ●现场数据读取操作程序 主要配件 原理示意图： ECHO5316抽油机控制器原理示意图。 特 点 ECHO 5316智能抽油机控制器具有如下特点。 ☆智能变频控制 具有变频控制功能，通过采集现场数据分析抽油机运行工况，自动调整抽油机运行参数。 ☆配置合理，具有很强的现场适应能力 具有AI、RTD、电桥等多种类型的输入、输出信号；可直接接入两线制仪表；可检测负荷、油压、套压、油温、冲次、电量参数等不同类型的信号，并可以控制电机启停。 ☆多种控制功能，实时控制抽油机 控制器内部集成多种控制算法，对抽油机实现空抽控制、间抽控制、节能控制、负荷超限控制等控制功能。 ☆兼容性好，采用多种标准的通讯协议 支持标准的Modbus RTU、Modbus ASCII通信协议、TCP/IP MODBUS RTU及ECHO 4100通讯协议。 ☆大存储容量 控制器内部自带4M FLASH，可以大量存储历史数据，系统存储1000条示功图及油井数据。 ☆通讯灵活，可对数据参数实现现场、远程监视和设定 。 系统提供三路对外串行接口；可配接数传电台、GPRS/CDMA、GSM短信通讯、蓝牙通讯、485通讯等多种远程通讯设备； 可配接现场显示、手操器、笔记本电脑等多种现场读写设备，通过这些读写设备可现场设定采集器参数，也可远程设定；通过这些读写设备可现场显示各类数据、图形。 ☆供电灵活 系统供电灵活方便可适应不同供电电压、太阳能供电等多种供电方式，根据现场特点选择合理供电方式。 ☆结构完备，可直接应用于工业现场 完备的供电、检测、操作、安装、防护设计，用户无须二次配置；外加保护箱，可很好地起到了防雨、防晒、防尘的作用。 ☆工业标准设计，适合于各种恶劣环境 内部器件均选用优秀的工业级产品；具有卓越的温度特性，可在恶劣环境下工作；使用温度可达-40℃~70℃，存储温度达-50℃~80℃； ☆性能可靠，为用户提供了优质的保证 电源、信号入出口均有保护措施，并与主控电路隔离；具有看门狗及数据掉电保护功能，可长期保存设定参数及历史数据；产品的研制、生产、检验严格按照ISO9001质量体系标准进行。 主要功能 ECHO5316抽油机控制器具有如下功能： ☆变频控制功能 具有变频控制功能，通过采集现场数据分析抽油机运行工况，自动调整抽油机运行参数。 ☆数据采集功能 采集油井示功图、电流图、电参数、油井数据和抽油机的状态信息，并定时保存这些数据。 ☆控制功能 内部集成空抽控制，间抽控制，连喷带抽控制，负荷超限控制，运行时间控制、峰谷节能控制等多种控制功能，使抽油机达到最优控制。 ☆油井参考产量计量功能 内部集成功图法油井产液量计量功能，可以作为油井参考产液量。 ☆开机报警功能 具有来电起抽控制功能、开机报警功能，保证现场工作人员的安全。 ☆远程通讯功能 抽油机功图数据和油井数据、抽油机的状态信息的远程传送、读取，工作参数远程设定。 ☆井况诊断功能 通过对油井参数分析，可以对油井的工况进行诊断，及时判断油井故障。 ☆现场操作功能 通过显示器、手操器或笔记本电脑现场显示示功图，现场读取、设定工作参数。通过手操器或笔记本电脑现场读取控制器数据，可存储，可回放显示。 ☆数据保护功能 自动记录保存相关的工作状态和数据信息，存储历史记录。在掉电时，设定参数及历史数据不丢失。 ☆测量参数组态功能 用户可根据现场情况和实际要求设定输入量参数，使其具有特定的含义，实现不同的检测和控制需要。 ☆错误判断功能 自动判断控制器及现场仪表错误，给出错误信息。 ☆仪表断线检测功能 自动判断现场仪表是否断线，给出断线信息。 技术指标 应用指南 根据产品特点，结合现场情况，ECHO 5316智能抽油机控制器的典型应用为现场单机运行和多机联网运行。 单机运行 智能抽油机控制器安装在抽油机井口，无远程通讯，控制器将采集的示功图、电流图、油井数据进行存储，并通过分析示功图数据及设定的运行参数调整电机运行速率。并且工作人员可以定期到井口将数据读取到手操器或便携机中，通过示功图回放软件进行示功图显示，通过示功图计量软件进行油井产液量计量，通过示功图诊断软件进行井况诊断。 系统框图如下： 多机联网运行 智能抽油机控制器安装在抽油机井口，上位机系统通过远程通讯驱动软件采集示功图、电流图、油井数据，并可以通过示功图计量软件进行油井产液量计量，通过示功图诊断软件进行井况诊断。上位机系统也可以通过远程通讯驱动软件设定现场运行参数及抽油机的启停。现场智能抽油机控制器也可以进行存储。 系统框图如下： ECHO 5316选型表 智能抽油机控制器具有多种功能，用户根据自己项目实际情况，按下表进行选择所需的功能，将此表提交给综合管理部。如若所需功能表中未列出请填写到其它栏中。 工程选件

 抽油机自动平衡装置 伴随着机采节能工作的逐步深入 伴随着 机采节能工作的逐步深入，节能抽油机的研发工作也在紧锣密鼓的 机采节能工作 的逐步深入， 进行。随之结构各异、其节能机理大相径庭的各类节能抽油机层出不穷， 节能抽油机层出不穷 进行。随之结构各异、其节能机理大相径庭的各类节能抽油机层出不穷，但其 综合性价比能够与常规四连杆机构抽油机相抗衡的产品却寥寥无几。 综合性价比能够与常规四连杆机构抽油机相抗衡的产品却寥寥无几。 为克服一般节能抽油机的实用缺陷，人们从保留常规四连杆机构的优势出发， 四连杆机构的优势出发 为克服一般节能抽油机的实用缺陷，人们从保留常规四连杆机构的优势出发， 节能抽油机 依据复荷平衡中尾部平衡重心位置的变化 将对抽油机净扭矩曲线 净扭矩曲线变化形状产 依据复荷平衡中尾部平衡重心位置的变化，将对抽油机净扭矩曲线变化形状产 尾部平衡重心位置的变化， 生影响基础理论，开始围绕尾部平衡重做文章，并率先推出了形状各异、 尾部平衡重做文章 生影响基础理论，开始围绕尾部平衡重做文章，并率先推出了形状各异、但相 对游梁尾部静止的下偏杠铃平衡方式。 对游梁尾部静止的下偏杠铃平衡方式。 下偏杠铃平衡方式 下偏杠铃平衡方式在一定程度上降低了净扭矩曲线的峰值 下偏杠铃平衡方式在一定程度上降低了净扭矩曲线的峰值，具有一定的节能 在一定程度上降低了净扭矩曲线的峰值， 效果。我们也遵循这一理论，从追求节能效果最佳的角度出发，研制、 效果。我们也遵循这一理论，从追求节能效果最佳的角度出发，研制、开发了 新一代产品 抽油机自动平衡装置。 新一代产品—抽油机自动平衡装置。 产品 抽油机自动平衡装置 一、抽油机尾部平衡装置简介 1、常规四连杆机构抽油机 、 20世纪30年代前苏联人依据力学理论 世纪30 在20世纪30年代前苏联人依据力学理论 中的“四连杆”机构发明了游梁式抽油机 中的“四连杆”机构发明了游梁式抽油机 特 点 结构简单，成本低廉； ⑴、结构简单，成本低廉； 皮实耐用、方便管理、维护简单； ⑵、皮实耐用、方便管理、维护简单； 适应性强，配套工艺完善。 ⑶、适应性强，配套工艺完善。 1、常规四连杆机构抽油机 吊绳； 驴头； 游梁； 支架； 横梁（横船）； 1、悬绳器； 2、吊绳； 3、驴头； 4游梁； 5、支架； 6、横梁（横船）； 悬绳器； 14、电动机；15、 14、电动机；15、电控箱 7、连杆；8、 连杆； 曲柄销装置； 曲柄销装置；9、曲柄装置；10、减速器； 11、刹车装置；12、底座；13、皮带； 曲柄装置；10、减速器； 11、刹车装置；12、底座；13、皮带； 1、游梁平衡 常见的三种平衡方式 2、曲柄平衡 3、复合平衡 2、下偏杠铃平衡方式设计理论：通过改变尾部平衡重的形状， 设计理论：通过改变尾部平衡重的形状，使平衡重相 对于游梁尾部静止，通过重心位置的变化， 对于游梁尾部静止，通过重心位置的变化，达到降 低 重心位置的变化 净扭矩峰值的目的。 净扭矩峰值的目的。 的目的 特 点 ⑴、形状各异，设计自由度大； 形状各异，设计自由度大； ⑵、制造简单、安装方便、成本低廉； 制造简单、安装方便、成本低廉； ⑶、固定在游梁尾部，按定规律运动。 固定在游梁尾部，按定规律运动。 2、下偏杠铃平衡方式节能原理：当驴头悬点载荷最大时 游梁平衡重力臂 节能原理：当驴头悬点载荷最大时，游梁平衡重力臂 悬点载荷最大 最长，抽油机驴头悬点载荷最小时 游梁平衡重力臂 最长，抽油机驴头悬点载荷最小时，游梁平衡重力臂 悬点载荷最小 变短，使抽油机具有良好的平衡效果。 变短，使抽油机具有良好的平衡效果。 L L 下偏杠铃抽油机 由于平衡重位置固定，故此其平衡效果受限。 由于平衡重位置固定，故此其平衡效果受限。 平衡重位置固定 平衡效果受限 二、自动平衡方式依据与下偏杠铃相同的设计理念，为进一步提升尾部平衡装置的平衡 依据与下偏杠铃相同的设计理念，为进一步提升尾部平衡装置的平衡 效果，使其达到最佳的节能状态。我们结合抽油机负载的变化规律，研 效果，使其达到最佳的节能状态。我们结合抽油机负载的变化规律，研 发了自动平衡装置。 发了自动平衡装置。 自动平衡装置 组成： 组成： 专用立式电机驱动的减速机； ⑴专用立式电机驱动的减速机； 减速机拖动的平衡锤； ⑵减速机拖动的平衡锤； 检测运动位置的接近开关组； ⑶检测运动位置的接近开关组； 专用的智能控制系统。 ⑷专用的智能控制系统。 二、自动平衡方式依据接近开关组监测到冲程位置变化时所发出 依据接近开关组监测到冲程位置变化时所发出 工作原理 信号，由控制系统发出指令，此时，电机驱动 的信号，由控制系统发出指令，此时，电机驱动 减速机将平衡锤迅速调整到极限平衡位置，使其 达到最佳的平衡状态。 达到最佳的平衡状态。 特点： ⑴实现了尾部平衡重心相对游梁尾部运动的特性； ⑵ 依据载荷变化情况快速使平衡力矩达到最佳； ⑶ 利用控制装置自动调整平衡重心位置。 二、自动平衡方式节能原理：当驴头悬点载荷最大时 游梁平衡重力臂 节能原理：当驴头悬点载荷最大时，游梁平衡重力臂 悬点载荷最大 最长，抽油机驴头悬点载荷最小时，游梁平衡重力臂 最长，抽油机驴头悬点载荷最小时 游梁平衡重力臂 悬点载荷最小 最佳的 最短，使抽油机具有最佳 极限平衡效果。 最短，使抽油机具有最佳的极限平衡效果。 二、自动平衡方式极限平衡的实现过程上冲程：当上冲程开始时，中轴位置的接近开关组发出监测信号，控 制系统依据该信号立刻发出指令，由电动机驱动减速器将平衡锤摆到最 大力臂的位置，最大力臂的位置同样由接近开关组定位。 接近开关组 二、自动平衡方式极限平衡的实现过程下冲程：当下冲程开始时，中轴位置的接近开关组发出监测信号，控 制系统依据该信号立刻发出指令，由电动机驱动减速器将平衡锤摆到最 小力臂的位置，最小力臂的位置同样由接近开关组定位。 接近开关组 二、自动平衡方式由此不难看出：自动平衡装置由于其平衡锤能够相对于游梁尾部运动， 故此其平衡优势明显高于下篇杠铃。 依据能量守衡原理可得出，最佳极限平衡位置的能耗为最低。 适用条件 从其设计理念及其工作原理中可得到其适用条件如 下： ⑴常规四连杆机构的抽油机（CYJ及CYJY系列）； ⑴常规四连杆机构的抽油机（CYJ及CYJY系列）； ⑵ 重负载井的节能效果显著； ⑶ 若目标井应用的为常规Y系列电机，最好实施能耗的 若目标井应用的为常规Y 合理匹配（即适当降低其装机功率）。 三、现场应用情况该产品在喇7 2548等多口井上的应用情况显示，其产品性能稳 该产品在喇7-2548等多口井上的应用情况显示，其产品性能稳 定，运行平稳、安全可靠、节能效果显著，达到了预期效果。 ，运行平稳、安全可靠、节能效果显著，达到了预期效果。 三、现场应用情况节能效果显著：综合节电率达到了 节能效果显著：综合节电率达到了28.83%

平衡型节能抽油机 华北石油华艺技术开发有限公司 汇报提纲一、概况 二、国内外现状 三、研究内容、技术关键及创新点 研究内容、 指标和特点、 四、指标和特点、开发前景 五、市场预测 一、概况（一）、游梁式抽油机 （二）、无游梁式抽油机 （三）、目前抽油机存在的问题 ）、目前抽油机存在的问题 （一）、游梁式抽油机 ）、游梁式抽油机游梁式抽油机是通过曲柄半径， 游梁式抽油机是通过曲柄半径 ，经旋转实现上下往复运 动的, 动的 , 因其结构简单经久耐用 ； 是目前各油田采油工艺 技术中的主要设备。 技术中的主要设备。 游梁式抽油机四连杆机构决定了悬点运动轨律的不均匀 悬点运动加速度大，震动载荷大。增大冲程时， 性 。 悬点运动加速度大 ， 震动载荷大 。增大冲程时， 系 统运行的稳定性差。 统运行的稳定性差 。 因而游梁式抽油机的冲程长度受到 一定限制。另外需配备较大的动力。 一定限制。另外需配备较大的动力。 特点： 特点：经久耐用 缺点： 缺点：耗电量大 （二）、无游梁式抽油机 ）、无游梁式抽油机 1、无游梁式抽油机由于不受四连杆机构 的限制可使其具有长冲程的优点。 的限制可使其具有长冲程的优点 。 无游 梁式抽油机主要以链条式抽油机为代表。 梁式抽油机主要以链条式抽油机为代表 。 目前以链条宽带抽油机较多， 2、目前以链条宽带抽油机较多，但在油 田使用范围不大， 田使用范围不大， 特点： 重量轻、 冲程长、 平衡效果好、 特点 ： 重量轻 、 冲程长 、 平衡效果好 、 节电。 节电。 缺点：故障率高，不耐用。 缺点：故障率高，不耐用。 （三）、目前抽油机存在的问题 ）、目前抽油机存在的问题 Ⅰ 游梁式抽油机 1、耗电量大 2、耗材多 （三）、目前抽油机存在的问题 ）、目前抽油机存在的问题 Ⅱ 无游梁式抽油机 故障率高，维护工作量大。 故障率高，维护工作量大。 二、国内外现状国内外研制的不同类型的抽油机有100多种。 多种。 国内外研制的不同类型的抽油机有 多种 但在油田应用的并不多见， 但在油田应用的并不多见 ， 其主要原因是绝 大多数机型故障率和维护率高， 大多数机型故障率和维护率高 ， 不适应野外 全天侯工作。 全天侯工作。 目前国内各油田的采油设备90%以上是常规 以上是常规 目前国内各油田的采油设备 型游梁抽油机。 型游梁抽油机。 二、国内外现状根据中石油天燃气集团公司油气开发部提出： 根据中石油天燃气集团公司油气开发部提出： 抽油机技术发展的“五个基本要素” 抽油机技术发展的“五个基本要素” 结构简单、 可靠耐用; 结构简单、 可靠耐用 操作简便，维护费用低 操作简便，维护费用低; 节电率在30%以上； 以上； 节电率在 以上 抽油机调参（平衡、冲次、冲程）简便， 抽油机调参（平衡、冲次、冲程）简便，操作强度 时间短； 低、 时间短； 售价比同类型号低6%; 售价比同类型号低 三、研究内容、技术关键及创新点 研究内容、（一）、研究方向 ）、研究方向 1 、节能 2 、耐用 3 、使用方便 三、研究内容、技术关键及创新点 研究内容、（二）、研究内容 ）、研究内容 1 、直接平衡，可降低电机功率5－－15KW； 直接平衡，可降低电机功率5－－15KW 15KW； 2、 配重在轨道上，运行平稳，调平衡十分方 配重在轨道上，运行平稳， 便； 3、 配重和抽油杆直接平衡 作用在曲柄上的 配重和抽油杆直接平衡,作用在曲柄上的 力矩大大降低,故本机转动惯量小 节电显著； 故本机转动惯量小,节电显著 力矩大大降低 故本机转动惯量小 节电显著； 4、无易损件，能保证长期正常稳定运转； 无易损件，能保证长期正常稳定运转； 5、结构紧凑，精度要求不高，易于加工制造； 结构紧凑，精度要求不高，易于加工制造； 三、研究内容、技术关键及创新点 研究内容、（三）、机构设计原理 ）、机构设计原理 原理图 三、研究内容、技术关键及创新点 研究内容、（四）、主要技术参数 ）、主要技术参数 项目悬点最大负荷 kN 光杆冲程 冲 次 m 次/min 参数 30 1.1 1.5 1.9 项目电机功率 kW 电机转速 r/min 额定扭矩 kNm 减速器传动比 外形尺寸（ 外形尺寸（长x mm 宽x高） 高 参数 4 5.5 750 0.9 31.5 3200x1130x4190 3、 6 、 9 2.5 3.5 最大平衡重量 T 整机重量 T 三、研究内容、技术关键及创新点 研究内容、（五）、净扭矩曲线分析 ）、净扭矩曲线分析 扭矩计算公式 （平衡型抽油机） 平衡型抽油机） 1-净扭矩 2-油井负荷扭矩 3-配重平衡扭矩 三、研究内容、技术关键及创新点 研究内容、（六）、净扭矩曲线分析 ）、净扭矩曲线分析 扭矩计算公式 (常规型抽油机） 常规型抽油机） 常规型抽油机 1-净扭矩 2-油井负荷扭矩 3-曲柄平衡扭矩 三、研究内容、技术关键及创新点 研究内容、（七）、技术关键及创新点 ）、技术关键及创新点 技术关键： 1 、技术关键： 设计配重滑车及轨道的使用寿命 创新点： 2 、创新点： 直接平衡、 直接平衡、配重由轨道支撑 四、指标和特点达到目的： 达到目的： 整机使用寿命20 20年以上 1 、整机使用寿命20年以上 节电30% 30%以上 2 、节电30%以上 比同类机型节约材料1/5 1/5以上 3 、比同类机型节约材料1/5以上 特点： 特点： 1 、游梁短冲程长 结构紧凑、易于制造、 2 、结构紧凑、易于制造、不占场地 调平衡简单方便、 3 、调平衡简单方便、人工即可完成 五、开发前景因为我国原油开发目前正处于高发展期， 因为我国原油开发目前正处于高发展期，油井开 采已向深层发展。 采已向深层发展。 抽油机是油田采油的主要设备， 抽油机是油田采油的主要设备，需求量每年都在 不断递增。 不断递增。 抽油机又是耗电大户， 抽油机又是耗电大户，据调查各油田年总成本的 近一半是电费。 近一半是电费。 所以开发节能型抽油机， 所以开发节能型抽油机，可为油田节约大量的电 费开支。 费开支。 目前国家大力提倡节能产品的开发， 目前国家大力提倡节能产品的开发，所以本产品 的开发具有深远意义和广阔前景。 的开发具有深远意义和广阔前景。 六、预算经计算每节约1kW的电量 ， 一年可 经计算每节约 1kW 的电量， 的电量 节约5000元钱。 5000元钱 节约5000元钱。 而本抽油机与常规抽油机相比节电 率可达30 30% 所以在油田使用4 年左右， 率可达 30% ， 所以在油田使用 4 年左右 ， 节省的电费,油田既可收回本机的购置 节省的电费, 成本。 成本。 七、市场预测经调研延长油田每年小型抽油机需 求量在300 500台 300—500 求量在300 500台； 华北油田山西煤气田一年抽油机的 需求量在200台左右； 200台左右 需求量在200台左右； 长庆油田也在300台左右； 300台左右 长庆油田也在300台左右； 加上其它油田就小型抽油机的需求 量只少在1000台以上。 1000台以上 量只少在1000台以上。 经费予算 1、材料重量合计约2.5吨，配重块1吨。 材料重量合计约2.5吨 配重块1 2.5 费用： 焊接件费用9500 9500元 机械加工费7000 2、 费用 ： 焊接件费用 9500 元 、 机械加工费 7000 配重块铸造费3000 3000元 电机1600 1600元 元 、 配重块铸造费 3000 元 、 电机 1600 元 、 钢丝绳 600元 减速机11000 11000元 标准件1000 1000元 600元、减速机11000元、标准件1000元; 以上费用合计：33700元 以上费用合计：33700元 销售价格50000元左右； 50000元左右 3、销售价格50000元左右； 利润=销售额-运费-制造费4、利润=销售额-运费-制造费-税率 50000-3000-33700- 14300x17% 10869元 50000-3000-33700-（14300x17%）=10869元；

油田中油井大多都分布得较为分散 , 油井工作状 况的监测和控制 ,一直是采油场一项重要和困难的工 作 .其大体上有三个方面的任务 : ( 1) 井口设备的日常 管理 ,这部分工作主要是由油井巡视员或维修工定期 对油井的产量 , 井口压力等数据进行记录 ,并对井口设 备的异常情况进行处理 ; ( 2) 井口设备技术数据的检测 (包括抽油机平衡度 , 抽油机示功图等 ) 及油井工作状 况的诊断 , 这部分工作主要由工程技术人员来完成 ; ( 3) 井口设备的数据管理 ,它主要完成的是生产经营报 表及井口设备管理的工作 ,一般由管理人员完成 . 现有的井口 RTU 主要实现的是对井口设备的日 常管理 ,即上述第一项任务 ,它取代的是原先由人工抄 写的部分 .而对油井采油工艺的选择有重要依据的技 术数据 ,如抽油机的示功图 , 抽油机平衡度等却未作较 多的涉猎 ,而实时 , 在线地获取这些数据对油井状况的 分析以及指导采油作业等则具有更高的实用价值 .为 此我们提出了一个可实现的跨层次的集数据检测 , 采 集和管理为一体的井口 RTU 系统 . 图 1 RTU 系统组成 位移的检测 ( 实现抽油机示功图检测 ) ; 抽油机的电机 工作电压 , , 电流 相位角检测 ( 实现抽油机平衡度的检 测) 及利用变频器的对抽油机的电动机进行控制 ,达到 1 井口 RTU 测控系统的总体设计 围绕以上提出的三个方面任务 , 我们将本系统分 为三部分 ,即井口测控装置 , 数据传输及数据监控管理 系统 ,如图 1 所示 . 1) 井口测控装置由 PIC18F458 单片微机为核心组 成 ,主要实现油井油压 , , 温度 流量的检测 ,油井压力的 超压 , 欠压等情况的自动报警 ; 抽油机悬点载荷 ,。

引用 豪哥 的回复内容：进来先占个位置了！！！11

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    我油田应用了安控科技：智能抽油机控制器安装在抽油机井口，无远程通讯，控制器将采集的示功图、电流图、油井数据进行存储，并通过分析示功图数据及设定的运行参数调整电机运行速率。并且工作人员可以定期到井口将数据读取到手操器或便携机中，通过示功图回放软件进行示功图显示，通过示功图计量软件进行油井产液量计量，通过示功图诊断软件进行井况诊断。

    其中E5318 抽油机控制器（RPC）由控制器和保护箱组成，结合负荷、位移传感器及多种现场仪表可实现示功图、电流图的采集，井口油压、套压、回压、油温的检测，抽油机电机电压、电流等参数的监控，并且支持无线负荷/位移传感器、无线压力传感器、无线温度传感器的接入，方便现场施工、维护。控制器既可联入控制网络实现远程遥测、遥控，也可独立工作完成各项功能。

  外部结构:ECHO5316抽油机控制器由主控制器、变频器、限位开关、接近开关、抱闸系统、电机测速系统、保护箱等组成。保护箱分为立式，为单箱体结构。保护箱可起到防雨、防晒、防尘的作用。ECHO5316抽油机控制其原理如下图：

 

由于这种抽油机具有许多优点，其经济指标已达到了目前抽油机的最高水平，因而在世界范围内得到了广泛的应用。另外，国外节能型抽油机还广泛采用了先进的数控系统，从而保证抽油作业始终处于最佳状态。与此同时，有些国家还先后研制了许多形式新颖的节能抽油机。如美国Ｊｏ．Ｗａｙ－Ｆ具公司研制的一种前置式全胶带传动无齿轮减速器抽油机。具有运行平稳、扭矩均衡和良好的节能效果。美国Ｄ．Ｌ．Ｍ钢铁公司研制的特殊结构形式的轮式抽油机，只需一台２．２～７．４ＫＷ的电动机就可以驱动，现场使用情况表明，可节电３０％。另外，还有其他形式的如齿形胶带传动抽油机、天然气发动机驱动抽油机、智能抽油机和玻璃钢抽油杆抽油机等节能型抽油机。这些抽油机应用了世界各个地区、各种工况条件下的抽油作业，均取得了良好的节能效果。在抽油机的节能改造方面，美国等一些技术先进的国家也取得长足的发展。像变频调速、电机的矢量控制等技术很多都是从国外引进的。 变频控制技术自８０年代后期，先后在挪威、美国、加拿大等国用于驱动石油钻机，变频控制驱动钻机被世界公认为８０年代发展起来的钻井装备四大新技术之一。实践证明，在油罔设备上应用变频控制技术不仅能提高自动化程度，增强节能效果，而且能降低工人的劳动强度，减少工作量，综合效果明显。目前，变频技术在油田上正向广度和深度发展，但变频控制技术在抽油生产设备中的应用还很少。 目前，我国在抽油机上应用变频调速技术方面处于国际前列，如数控抽油机的研发与诊断、智能抽油机的研发与应用。掘１９８９年年底的统计，有杆抽油机井占机械抽油井的比例，我国占９１％，美国占８５％，原苏联占７５％左右，这些比例至今没有很大变化。目 １ 第１章前言前我国有近２０万台抽油机，据１９９２年有关资料介绍，当时我国有杆抽油系统效率不足２０％，若每口抽油机井实用功率按ｌＯｋｗ计，２０万台抽油机每天耗电４８００万ｋｗ·ｈ。目前有杆抽油系统普遍存在能耗大、效率低、自动化程度低、故障率高等问题，如何在现有的有杆抽油机井上应用变频调速技术实现增产、节能是摆在广大科技人员面前的一个难题。如果能在有杆抽油机井上大面积推广应用变频调速技术，将产生巨大的经济效益和社会效益。我国抽油机变频控制器研发和应用的现状如下： （１）西安石油学院在中国石油天然气集团公司的支持下１９９３年开始研制生产游梁式智能抽油系统，１９９５年用一套系统在新疆油田某采油厂两个作业区做现场试验，１９９６”－”１９９８年在新疆油田和华北油田进行了４套设备的小批量应用，取得了良好效果：增产１２．７％’－－－’８３％，功率因数由０．５增高Ｎｏ．９３，节能１０％以上。该系统采用富士变频器及配套的ＰＬＣ、单片机等设备实现了无级调速，改变冲次和上下冲程速比，以适应油层供液能力，优化油井工作制度，解决了光杆和驴头打架的问题。此项成果于１９９７年通过中国石油天然气总公司的技术鉴定，鉴定结果为国内领先，并获得国家专利。 （２）２０００年，华北油田分公司在吸收、借鉴西安石油学院的智能抽油系统基础上，开发出抽油机井变频控制技术，在华北油田某采油厂的两个作业区的４口井取得较好使用效果，达到了节能的目的（节电率２１．３％），实现不停机连续抽油。目前在该油田某采油厂推广应用４０多台，并通过中石油科技部门鉴定。华北油田分公司开发的抽油机井变频控制技术，应用载荷传感器测量悬点载荷来调节电动机速度，而载荷传感器由于抽油杆柱的往复运动和室外高低温变化等原因，连接电缆经常损坏，造成节能装置的可靠性降低，还有监控仪和变频器之间的通讯存在问题，一直困扰产品的进一步应用。另外采用制动电阻泄放能量的方法浪费了大量电能。 （３）辽河油田安装〕”４００多台由盘锦某公司研制的３７ｋｗ抽油机变频控制器，都用于稠油的丌采，运行状况是偶有损坏，且开环运行，控制方式简单，售价在３”－’４万元，这是我国在抽油机上应用变频调速技术规模最大的一个油田。辽河油田稠油井数量大，大约有９０００口，目前稠油的开采难度越来越大，因此对抽油机变频控制器还有很大需求，许多类似的变频控制器还在继续安装。 （４）青海油田安装了２００多台由江苏一民营企业开发的抽油机变频控制器，每台售价在８万元左右，开环控制，由于青海油田的电价比内地油田高大约】倍，因此节能对青海油ＦＲ意义重大，目前需求很大，还在不断安装抽油机变频控制器。 （５）胜利油用安装了２０多台由深圳两家高科技企业研发的抽油机变频控制器，每台 ４ 中国石油大学（华东）硕士学位论文售价８万元左右，开环控制，应用ＰＬＣ程序控制抽油机上下冲程和冲次，这些变频控制器大多用于稠油开采。 （６）成都一生产变频器的高科技公司目前在研制抽油机专用变频器，但由于对采油工艺不甚了解和对市场把握不够，还没有推出真正适合抽油机的成熟产品，目前有１台３７ｋｗ的样机在华北油田做试验，价格为６万元左右。 （７）烟台某电子有限公司研制开发成油田抽油机节能增效控制系统柜，于２００１年在胜利油田安装运行１０多台，同样是开环运行和电阻能量泄放方式。 （８）在大庆、中原等油田都进行过类似的抽油机变频控制器试验。 （９）新加坡一家科技公司开发成功广泛用于各个场合的节能同类产品，名称为ＡｒｅｘＳｕｐｅｒｍｉｚｅｒ，并于去年引入中国，此项产品被日本买断１０年专利。 （１０）ＡＢＢ公司在大庆油田做过变频器拖动抽油机的试验，效果不太理想，没有推广使用。西门子ＳＥ７０四象限变频器可以解决能量反馈问题，但为了防止电网污染，则需加滤波器，ＡＢＢ、ＫＥＢ都有此类产品，但价格太贵，油田难以接受。 针对抽油机变频控制器存在的主要问题，可以预测其未来发展趋势。 １．自动化闭环控制 目前抽油机变频控制器的开环控制方式不能充分发挥出变频调速技术的优势，应加大力度开发抽油机变频控制器的闭环控制系统，针对不同的油藏特点制定不同的开发方案，全天候自动跟踪油层实际情况，优化冲次和上下速比，达到节能和增产之目的。这需要加强采油工艺和抽汲参数优化的研究，将优化的工作制度作为闭环控制的基础。 ２．网络化集中监控 单井单机的控制方式不但成本高，而且信息无法共享，无法集中控制和管理。当一个区块有几十口或几百口井时，把所有的抽油机变频智能控制装置联网是很自然的事。目前丌发的单井抽油机变频控制器应留有ＲＴＵ端口，为区块井联网留下扩展空间。在这方面，由于目前计算机和通讯技术的飞速发展，区块井联网已不存在任何技术问题。 ３．智能化专家控制与诊断 理想的控制方案应该是根据井底示功图智能判断抽油系统的状态，并自动实施相应的工作制度调整和故障诊断与保护措施。完善的诊断和系统的保护对抽油机变频智能控制装置是十分重要的，如全面的过流、过压、断相等电动机保护功能，智能控制装置失灵时不停机自动转换为工频电网运行等。 ４．负功率电能回馈 ５ 第ｌ章前言 用制动电阻泄放抽油机负功率，在一定程度上抵消了抽油机变频智能控制装置节约的部分能量，因此把负功率电能回馈电网是抽油机变频智能控制装置大面积推广的必由之路，但目前存在着回馈电能污染电网和回馈电路可靠性差等问题。回馈电路是一项成熟技术，但由于抽油机负载的特殊性导致回馈电路的关键元器件ｌＧＢＴ由于保护不当而失效。由于没有行业标准，许多油田担心回馈电能污染油田电网导致整个油田的电压不稳定而造成重大事故。 ５．提高抽油机变频智能控制装置性价比 目前控制装置价格较贵，影响了变频调速技术在油田的推广，应集中一些有实力的变频技术开发商和油田合作开发抽油机变频智能控制装置，发挥各自的优势，产生规模效应，既便于变频技术和采油工艺结合，又便于集中管理。 ６．开发抽油机专用变频器 目前抽油机使用的基本是通用变频器，是在对抽油机技术特点和开采工艺不很了解的前提下设计的变频器，不适应抽油机的负载特性，故障率高，成套系统差，可靠性差，影响了变频调速技术在油田的推广。所以应针对抽油机载荷的特殊性和野外工作特点加大研发力度，按照严格的工业标准设计、制造抽油机专用变频器，把制动电路或者回馈电路集成到专用变频器中，增强整机的可靠性。英国的Ｉｎｖｅｒｔｅｋ变频器内含制动单元、无线滤波器、线路电抗器和防雷击装置，是专门为抽油机等室外工作设备设计的变频器，这样就避免了变频器和制动单元分离设计产生的匹配性问题，提高了整机的可靠性。１．３本课题的主要工作 本课题的主要任务是通过对抽油机模型的分析建立一个基于ＰＬＣ变频控制的抽油系统自动控制平台。在本文中主要进行了如下工作： １．结合游梁式抽油机工作原理，对游梁式抽油机的运动和动力特性进行分析研究。运动参数主要包括悬点位移，悬点速度，悬点加速度，动力参数包括悬点载荷以及减速箱曲柄轴的净输出扭矩以及抽油机各部位的受力情况，并以实例利用ＭＡＴＬＡＢ软件进行仿真。 ２．根据机械系统动力学原理，对电机转速波动时抽油系统的特性进行分析，将游梁式抽油机有杆泵系统简化为一个等效的动力学模型。以电动机轴为等效构件，等效构件具有原系统的等效惯量，作用有等效力矩，建立等效微分方程进行求解仿真。 ３。基于变频调速节能的思路进行抽油自动控制系统的设计，建立实验室抽油系统模 ６ 中国石油大学（华东）硕士学位论文型，设计基于ＰＬＣ的变频调速抽油系统，完成系统连接与测试，为以后的教学和科研工作搭建好实验平台。 ４．通过分析抽油系统各部分的数学模型，进行抽油系统的闭环控制设计。利用电机转速与输入电压之间的关系来控制电机的运转，分别采用ＰＩＤ和模糊ＰＩＤ控制器对抽油机变频调速系统进行控制，在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中进行仿真。 ５．利用可编程控制器的高速计数通道进行电机转速的采集，以及Ｕｎｉｔｙ Ｐｒｏ软件中的ＰＩＤＦＦ控制模块进行抽油系统实验室平台的闭环控制。 ７ 第２章游粱式抽油机的工作原理分析 第２章 游梁式抽油机的工作原理分析 有杆泵采油包括游梁式抽油机井有杆采油和地面驱动螺杆泵采油，它们都是用抽油 杆将地面动力传递给井下泵。前者是将抽油机悬点的往复运动通过抽油杆传递给井下柱 塞泵；后者是将井口驱动头的旋转运动通过抽油杆传递给井下螺杆泵ｆｌ】。在本课题中使 用目前矿场普遍采用的游梁式抽油机井下有杆泵采油。 ２．１ 游梁式抽油机采油系统工作原理 游梁式抽油机采油系统一般由三部分组成：抽油机，抽油杆及抽油泵。图２．１为游 梁式抽油系统工作原理示意图。用油管把深井泵的泵筒下到.

求助：

1.我用的就是RTU，现在的主要问题就是有时油井自起系统有时好使，有时不好使。

2.自起功能是靠检测三相电流还是三相电压啊。

 

希望高手指点.

概述 ECHO 5316抽油机控制器是安控公司针对油田抽油机变频控制而生产的智能型控制器，它采用了的变频器加控制器方式控制电机，具有功能性强，可靠性高，应用灵活，操作方便等特点。结合通过判断采集的示功图，智能控制抽油井运行参数，使抽油机达到最优运行状态。并可以结合上位机示功图诊断软件、计量软件可以很方便的得到油井工况。

  ECH05302型抽油机控制器是安控公司针对油田抽油机控制而生产的远程控制终端(RTU),它采用了先进的工业控制器和接口模块,具有功能强,可靠性高,应用灵活,操作方便等特点。 
     安控公司ECH05302型抽油机控制器特点：使用优秀的工业级组件生产,可靠性高。 具有卓越的温度特性,可在恶劣环境下工作。 支持通用的ModbusRTU、ModbusASCII等通信协议及ECH04100通信协议(兼容Baker8500协议),可方便地联人控制系统。 硬件、软件组态方便,易维护和扩展。 汉字操作界面,易学、易懂、易操作。 具有多种控制方式,可很好地适应现场要求。 具有数据掉电保护功能,可长期保存设定参数茂历史数据。 具有看门狗功能,使控制器工作更加可靠。 控制器由控制模块、接口模块、电源模块、电台及显示器、键盘、控制继电器等几部分组成。其结构合理,安装牢靠,易于扩展和维护。

自动调平衡型抽油机可以使用安控公司的E5318-I井口采集器来配套RTU，具体思路如下：

硬件系统

 

 现场仪表级，主要是指安装于现场的各种传感器。这类仪表都具有标准输出接口（4-20mA或者脉冲信号）或者通信接口。主要采集的数据有抽油机井负荷、角位移信号、井场油管压力；注水井流量及压力数据；站点常规压力、液位、温度等信号。
?前端采集器主要是指为了完成某些特定功能而在仪表附近安装的设备，它要具备与上层RTU通信的能力，并且要提供统一的数据接口，如：井口采集单元、阀组间通讯RTU、单井采集器。
?RTU/PLC层级是指具备可编程能力，同时具备数据传输接口的智能设备，RTU在每一个井场安装一套，RTU是上位机与前端采集器的中间联络点，一方面为上位机提供前端采集器采集到的各个数据、另一方面接收上位机发送的各种指令并以与前端采集器约定的格式，发送到各个前端采集器内。由于通信网络的不同，RTU还要充当网关的作用。PLC部署到各个站点，PLC直接采集站点仪表、并且根据一定的逻辑完成数字化所要求的各项功能。

软件系统

SCADA系统直接与现场采集信号相联系，负责采集现场仪表信号、在各个值班点平台通过人机界面进行显示，并且提供标准的OPC、Netserver接口，为MIS系统提供接口。
SCADA从层次上分为3个层次：驱动层、数据库层、界面显示层；
驱动层是与硬件相关的层级，负责与现场PLC、RTU进行通信。驱动层又分为组态软件（力控驱动）驱动和RTU驱动，力控驱动完成站内数据的采集，RTU驱动采集其中关于抽油机井、注水井的数据；
数据库层是连接显示界面和底层驱动的中间层级，数据库层也分为2种数据库，一种是力控实时数据库，负责接收由力控驱动的数据；另一种是SQL Sever数据库，负责收集RTU驱动采集到的功图等数据；
界面显示层是直接呈现给用户的，由于数据源的不同，界面显示层也分为2种：力控人机界面——VIEW和井场监控软件。其中VIEW用来将力控实时数据内的内容以流程图、曲线、报表的形式进行显示。井场监控软件用来将SQL Sever数据库内的功图、油井电参注水井流量、压力数据进行显示。

整体框架

　　
　　
　　                                   

下面是传感器的安装与调试我们选用安控公司的E5318-I井口采集器

E5318-I井口采集器示功图采集的主要配件为载荷传感器与角位移传感器。

技术指标

量程：150 kN。
供电电压：直流电压24VDC
输出信号：4~20mA
主体规格：高90*外径74*内径40/35mm
适应温度：-40℃~70℃
允许过载：150%FS

S910载荷传感器工作原理：
S910载荷传感器用于测试抽油机抽油杆所受压力，并将其转换为4~20mA的输出信号。通过井口采集单元中抽抽机负荷与抽油杆位移的关系曲线（示功图），反映油井产油状态和抽油机的工作状态，并能及时发现卡杆、断杆等故障，减轻巡井工作的工作量。
结构特点：
防潮、防雨性能好：负荷传感器采用全密封防水设计，满足全天候使用。
使用寿命长：由于在负荷传感器上加装了专业应变片，减少了本机工作损耗，延长了使用寿命。
安装有挂线把手及相应的电缆固定件，避免了电缆在运行中的损伤。
优化接线柱，提高可靠性。

安装示意图

载荷安装步骤：
1、手动启动抽油机，将抽油机停在下死点位置，拉上手刹。断开电控柜空开。
2、将光杆卡子卡在光杆的下部，防止光杆下滑。
3、将载荷传感器安装在悬绳器与光杆卡子之间。
4、载荷传感器安装好后，安装载荷电缆，并且把电缆分别与载荷传感器上的挂钩和抽油机支架固定好，防止被风刮断。

S907角位移传感器工作原理：

S907角位移传感器用于测试游梁式抽油机游梁的摆动角度，将其转换为4~20mA的输出信号，井口采集单元通过角度的变化值折算出抽油杆的运动位移，与抽抽机负荷值形成示功图，反映抽油机运行状态。

技术指标
测量角度：-45~45度。
输出信号：4~20mA信号。
规格：传感器尺寸：132*68mm。安装支架尺寸：170*70mm。电缆长度：根据现场安装距离确定。
适应温度：-40℃~70℃。
供电电压：直流电压24VDC。

结构特点：
设计合理：S907角位移传感器用先进的角度测试单元，方便地测量当前时刻抽油杆的工作位置，根据当前负荷量得出示功图。
结构简单：S907角位移传感器防水封装，可以配备安装卡片，使用安装方便。
使用寿命长：由于S907角位移传感器使用的测试芯片为工业级产品，工作寿命为20年。

角位移安装步骤：
1、安装底板，将安装底板焊接到抽油机中轴上方的游梁上。焊接前必须找好安装底板的水平，才能焊接，该步骤最重要，决定传感器最终是否和游梁平行。
2、接线，角位移传感器为2线制仪表，将线穿过防水过线管，将过线管拧紧，并做好防水处理。
3、安装传感器，将传感器安装到底板上，用螺丝固定紧。在固定紧前找好水平。
4、将电缆穿管引至RTU即可。注意所有连接部位的防潮、防锈，保证连接可靠、拆装方便。

 

下面是设备的安装于调试

产品

E5318-I井口采集器
E5318-II阀组间通讯RTU
E5318井场主RTU

结构形式

E5318-I井口采集器由主控模块（Super32-L308）、电源、语音报警喇叭、接地汇流条等组成。电量及无线通信模块内嵌于主控模块中。保护箱外形尺寸为400*300*170，可起到防雨、防晒、防尘作用。

原理框图

控制器特点

结构合理，可直接应用于工业现场。
配置合理，具有很强的现场适应能力。
灵活的通讯方式，标准的通讯协议，可方便地组成SCADA系统。
现场监控和远程监控兼备，为系统操作、诊断、维护和升级提供了方便。
工业标准设计，能够工作于各种恶劣环境。
充分的可靠性设计，严格的质量检验，为用户提供了可靠的保证。

技术指标

1、E5318-I配置
(IO配置：6AI 4DI 3DO-1RS232-1RS485)

2、CPU技术指标

通信方式

与安控井场主RTU通信ZIGBEE接口、无线非透传方式

进口采集器安装

接线注意事项

按现场接线图说明连接仪表线，确认没有短路；
检查DI信号输入是否正确：检测抽油机配电柜中的接入点为常开触点还是常闭触点，从而在RTU接入端检测其通断。
检查AI量输入是否正确：检测是否有DC24V输出，同时检测其电流是否为4~20MA。
检查DO量输出是否正确：启动控制线与配电柜上的启动按钮（常开）采取并联接入，停止控制线与配电柜上的停止按钮（常闭）采取串联接入。
电压采集为三相四线制，必须提供可靠的零线，接入点必须在交流接触器上侧。接线注意事项

 

调试步骤

1.检查系统内部接线及仪表接线，串口（COM1）与计算机正确连接；

2.系统上电；

3.观察主控模块状态指示灯，判断系统初始化及运行是否正常；

系统上电——PWR灯亮。
主控模块初始化——上电PWR灯亮约1秒后，指示灯RUN、STAT、ERR全亮，约1秒后STAT、ERR灭，主控模块初始化结束，RUN灯闪烁。
无线通信模块初始化——主控模块初始化后，RUN灯闪烁，此时主控模块对无线通信模块进行初始化，约3秒后STAT灯连续闪烁，然后熄灭，无线通信模块初始化结束。在此过程中，若RUN灯闪烁3秒后，STAT灯未连续闪烁，重复主控模块初始化过程，说明无线通信模块初始化失败。

4.运行调试软件，设置井口参数，包括“本机设置”、“基本参数”；
在RPC调试界面的参数设置区中，点击【本机设置】，出现如下界面，在此界面设置电脑通信参数。

在参数设置区点击【基本参数】，出现口配置基本参数设置界面：

5. 参数设置完成后，对系统重新上电，以保证参数设置可用；

6. 检测抽油机开、关机控制，判断语音报警是否正常；

调试步骤

1.检查系统内部接线及仪表接线，串口（COM1）与计算机正确连接；
2.系统上电；
3.观察主控模块状态指示灯，判断系统初始化及运行是否正常；
4.运行调试软件，设置井口参数，包括“本机设置”、“基本参数”；
5.参数设置完成后，对系统重新上电，以保证参数设置可用；
6.检测抽油机开、关机控制，判断语音报警是否正常；
7.观察抽油机运行状态和电量数据显示是否正确；
8.采集功图，观察功图曲线，判断曲线形状是否正常；
9.以上操作均正常完成后断开计算机与串口的连接，调试结束。

 

故障问题处理

RTU无法上电

当给RTU主控模块上电时，其PWR灯不亮，用万用表测量控制器空开电源输入很小，关闭空开时电源输入又正确。此问题一般是主控模块电源输入零线未接或未接好所致。接好电源零线即可解决此问题。

不能正确启停井口抽油机

此问题一般为启停控制信号线连接错误。一般情况下将井口采集单元的常开触点与电机控制箱的启动按钮并联连接，井口采集单元的常闭触点与电机控制箱的停止按钮串联连接。

调试中，笔记本电脑不能与RTU主控制器通信

检查串口线和串口参数设置是否正确。可将串口线与采集器断开，将DB9插头的2、3脚短路，使用“串口调试助手”软件发送数据，看返回数据与发送数据是否相同。特别是使用USB转串口时，串口号一定要选择正确。在电脑设备管理器中查看USB转串口对应的串口号。修改笔记本电脑串口的方法：右键【我的电脑】—>【属性】—>【硬件】—>【设备管理器】，选择【端口（COM和LPT）】，查看串口线所使用的串口端口号，双击【USB Ssrial Port (com1)】—>【端口设置】—>【高级】选择相应的COM口即可。

抽油机停止后，井口采集器断电

此问题是由于井口采集单元接在了变频器电源输出端所致。通过变频器停止抽油机后，井口采集单元也随之断电。将井口采集单元接在变频器电源输入端即可解决此问题。

抽油机运行状态显示不正确

此问题是由于抽油机运行状态信号线未连接或运行状态设置不正确所致。必须将井口采集单元的运行状态信号线与电机控制箱的交流接触器附加触点连接。当连接到常开触点时需将参数设置中触点寄存器状态选为常开；当连接到常闭触点时，需将其选为常闭。

1、一般的系统拓扑图：
         采集到的载荷、冲程、冲次、转速、压力、温度等各类数据通过无线传输模块发送到RTU， RTU利用GPRS/CDMA等无线网络将数据传到油田中控室，通过中控室安装的油井生产实时分析优化专家系统对油井进行实实时计算、实时诊断、实时优化、实时发布、实时控制，从而提出更佳的设计方案。同样，中控室发出的相关指令通过无线网络传送到RTU，实现油井专家对油井的远程控制。系统拓扑图如下所示： 

2、系统组成和功能

2.1 硬件系统

抽油机井采集数据类型：采集电压、电流、功率、电量、载荷、冲次、冲程、井口压力、动液面、油温、生产时率、开停井时间等生产参数，并可进行人工/自动远程控制。

螺杆泵井采集数据类型：采集电压、电流、功率、电量、回压、油温、载荷、扭矩、转速、动液面、开停井时间等生产参数，并可进行人工/自动远程控制。

电潜泵井采集数据类型：采集电压、电流、功率、电量、油压（油嘴前压力）、回压（油嘴后压力）、油温、动液面、开停井时间等生产参数，并可进行人工/自动远程控制。

自喷井数据采集类型：采集油压（油嘴前压力）、回压（油嘴后压力）、油温等生产参数，并可进行人工/自动远程控制采集。

视频监控：能够对石油开采过程中的运作情况实时录制，并存入数据库，便于对运作情况的勘查，直观查看现场工况；生产出现故障，可以通过远程查看现场，初步进行诊断，从而准确安排维修人员，一步到位；使用视频监控功能，防范偷油、破坏等事件发生。

主要硬件产品：一体化示功仪、无线压力传感器、无线温度传感器、转速传感器、载荷传感器、油井RTU等。

2.2、主要硬件产品如下所示（有些可能不是按控产品，也可采用安控的RTU及安控相关的产品）：

2.3、现场安装示意图

                                                                                      游梁机井现场配置安装图(全无线)

                                                                                              螺杆泵现场配置安装图

电潜泵井、自喷井现场配置安装图

3、 软件系统
        软件系统要能实现数据的采集，分析等等一系列功能，这块的实现可以实现任何一家公司的相关产品，如安控公司的相关产品。
         油井生产实时分析优化专家系统的独创内容包括：利用功图、压力、温度、电流、功率等数据，实现油井生产工况实时诊断；远程实时产液量计量、用电消耗计量及能耗分析；应用扭矩法、电能法、功率曲线法等计算和调节抽油机平衡；钢丝绳、玻璃钢、碳纤维等特种抽油杆的抽油机井优化设计；基于诊断、优化设计结果的专家解决方案发布。系统依据以上复杂的油井工况诊断和工艺参数设计结果，远程实时实现对油井的 “大闭环”智能控制。

对于所采用的软件系统正常情况下都必须具备以下几项功能：
3.1、 数据采集功能：将传感器采集的数据能实时的发布在WEB上。
3.2 故障报警功能：停电、停机、回压异常、缺相及电流异常、抽油机抽空、防盗红外监控。
3.3 控制保护功能：对油井间抽控制；缺相、三相电流不平衡、自动停机；远程启停控制和开关井场照明灯；井口加药装置、投球装置的自动控制；实现对油井产/掺水液量的自动计量控制；采用生产数据的远程监控与视频图像监控相结合的方式进行控制。
3.4 数据通讯功能：单井采用远程数据集散控制中心与上位机进行数据通信；中控室采用无线宽带/光缆网络通讯方式实现联网。
3.5 数据管理功能：图形方式实时显示压力、温度、载荷、电流、电压、功率等各种生产参数及泵、机等生产设备运行状态；实现生产参数超限报警及设备故障报警，预测故障位置和故障原因并进行相应提示。
3.6 生产管理及遥控指挥：自动记录巡井时间；与油田局域网数据共享；可以通过现有局域网络，在网上远端监控油水井生产现场并进行指挥。
3.7 油井产量、电量计量功能：在油井正常运行期间，能够实现远程测试数据的自动录取，根据采集的压力、转速、地面示功图、电量等数据，应用油井量油技术，计算油井产液量，实现在无人值守情况下能及时掌握油井的动态变化和用电情况。
3.8 油井生产系统分析与优化决策功能：根据检测数据，进行生产井参数优化设计、在线诊断、抽油井系统效率分析等。
3.9 网络查询功能：通过IE浏览器和专用的视频播放软件，在油田信息网上可随时浏览各油井的各个监控画面、实时生产数据、液量计量、工况诊断、优化设计等结果，查询有关生产报表及分析结果。
抽油泵的工作原理