一种抽油机智能补偿监控系统技术方案

本发明专利技术一种抽油机智能补偿监控系统，包括抽油机运行时产生运行参数；抽油机采集模块采集抽油机运行时产生运行参数并上传给抽油机控制器；油井数据采集模块采集监测油井参数信息并通过数据传输模块上传给云平台；抽油机控制器接入云平台获取油井参数信息以及根据获取的抽油机采集模块回馈的运行参数自动做出补偿调整，并通过数据传输单元发送给云平台；云平台接收抽油机采集模块以及抽油机控制器发送的监测数据并进行分析；云平台监测终端与云平台相连接并实时获取监控信息从而能够远程监控抽油机的工作状态，并根据工作人员命令控制抽油机的工作状态。本发明专利技术通过云平台实时统一监控和管理抽油机的运行状态，极大的降低能耗、提高效率。

An intelligent compensation monitoring system for pumping units

The invention relates to an intelligent compensation and monitoring system for a pumping unit, which includes the generation of operation parameters during the operation of the pumping unit; the acquisition module of the pumping unit collects the generation of operation parameters during the operation of the pumping unit and uploads them to the pumping unit controller; the well data acquisition module collects and monitors the well parameter information and uploads it to the cloud platform through the data transmission module; the controller of the pumping unit accesses the cloud platform to obtain the well parameter information The cloud platform receives and analyzes the monitoring data sent by the pumping unit acquisition module and the pumping unit controller; the cloud platform monitoring terminal is connected with the cloud platform and obtains the monitoring information in real time so as to be able to monitor the pumping unit remotely Working status, and control the working status of the pumping unit according to the command of the staff. The invention can monitor and manage the running state of the pumping unit in real time through the cloud platform, greatly reducing the energy consumption and improving the efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种抽油机智能补偿监控系统
本专利技术涉及抽油机
，特别涉及一种抽油机智能补偿监控系统。
技术介绍
由于目前抽油机系统存在能耗高、效率低、速度控制不方便等缺陷,而且油田油井分布广，检测，管理和维护成本高。由于抽油机抽油的每个周期过程中，电动机所带负载是拉杆活塞式负载类型，上下冲次不同的冲程高度所需的负载要求是实时变化的变转矩类型。早期的抽油机控制系统为了满足最大上下死点的负载力矩，对电机和电气设备等进行了容量放大，是典型的大马拉小车的运行方式，当负载不需要大容量时不能及时减小输出电流，产生了大量无功，不但造成了大量能源浪费，还污染了电网。其次、传统工频系统的抽油机电机转速本身是不可以调节的，一直是50赫兹的速度在运行。为了满足生产的速度要求，是通过人工换皮带轮的方式来达到调速目地的，这样做不仅浪费了大量的人工成本也有极大的局限性。因为皮带轮的大小规格是固定的，理论也不可能生产出无限规格大小的皮带轮，这样就造成了根据抽油机系统采集的油井监控数据，计算出的生产速度不可能匹配到刚好合适的皮带轮，只能人为的选择一款规格相近的来更换，电动机不能无极调速，这样又无谓的造成了电源的浪费，也不利于油井的生产效率的提高。同时因为电动机不能软启动，除消耗大量的启动电流外，也造成电动机和抽油机设备的巨大启动机械冲击，减少这个系统的使用寿命。此外，由于电动机是感性负载，电动机在运行过程中需先在定子线圈产生旋转磁场后，转子才会产生感应磁场产生电磁扭矩开始旋转。电流滞后于电压一个相位差，导致设备在消耗有功功率的同时还会消耗无功功率，导致电网需求容量变大，功率因数变低，同时增加输电线路的线损。并且抽油机一个运行周期内，上下冲次因为配重块的重力加速度的原因，电机会存在两次对电网发电的现象，传统抽油机没有回馈装置，不能自动进行相位检测，再生电压实时的叠加在电网上，因为峰谷的问题，有可能会出现峰叠加到谷，或峰峰相叠等现象的存在，会进一步增加耗电量和增加供电网络的震荡，增加供电变压器的负担。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于提供一种抽油机智能补偿监控系统，有效解决上述技术问题的一个或者多个。根据本专利技术的一个方面，提供一种抽油机智能补偿监控系统，包括分布在不同现场的抽油机、抽油机采集监测模块、油井数据采集模块、抽油机控制器、数据传输模块、云平台以及云平台监控终端；所述抽油机运行时产生运行参数；所述抽油机采集模块采集抽油机运行时产生运行数据并上传给抽油机控制器；所述油井数据采集模块采集监测油井参数信息并通过数据传输模块上传给云平台；所述抽油机控制器接入云平台获取油井参数信息以及根据获取的所述抽油机采集模块回馈的运行参数自动做出判断调整，并通过数据传输单元发送给所述云平台；所述云平台接收所述抽油机采集模块以及所述抽油机控制器发送的监测运行参数并进行分析；所述云平台监测终端与所述云平台相连接并实时获取监控信息从而能够远程监控抽油机的工作状态，并根据工作人员命令控制抽油机的工作状态。在一些实施方式中：所述抽油机控制器包括所述负载补偿装置、电能补偿装置，所述负载补偿装置用于对抽油机电机负载的动态补偿，所述电能补偿装置用于对电能的有功和无功功率自动补偿。在一些实施方式中：负载补偿装置连接抽油机电机和三相电网，包括整流模块、第一IGBT单元、通信模块、电流电压检测模块以及第一控制模块；所述整流模块配置为将三相电整流为直流电；所述第一IGBT单元连接整流模块和抽油机电机，所述第一IGBT单元配置为将所述整流模块生成的直流电转换为交流电接入抽油机电机；所述通信模块配置为连接云平台，所述通信模块配置接收云平台提供的油井参数信息；所述电流电压检测模块配置为检测直流电压和电机电流；所述第一控制模块连接所述通信模块，所述第一控制模块连接所述电流电压检测模块，所述第一控制模块配置为根据所述直流电压、电机电流和油井参数信息，控制所述第一IGBT单元根据需要实时对抽油机电机进行调节。在一些实施方式中：所述第一控制模块包括第一CPU以及第一IGBT驱动模块；所述第一CPU通过所述第一IGBT驱动模块驱动所述第一IGBT单元；所述第一IGBT驱动模块，从所述第一CPU开始至所述第一IGBT单元结束，依次连接的部件包括D/A转换单元、光耦检测运放单元、PWM调制单元、三相输出门极驱动单元，所述三相输出门极驱动单元包括U相驱动单元、V相驱动单元、W相驱动单元。在一些实施方式中：所述电能补偿装置连接在抽油机电机变频电路的直流线路与三相电网，包括第二IGBT单元、第二控制模块、电压检测单元、相序检测单元、合闸单元；所述第二IGBT单元配置为将直流电逆变为交流电；所述第二控制模块配置为控制第二IGBT单元；所述电压检测单元安装在所述直流线路上，所述电压检测单元连接所述第二控制模块；所述相序检测单元配置为检测所述第二IGBT单元逆变生成的交流电的相序；所述合闸单元连接所述相序检测单元，所述合闸单元配置为在所述第二IGBT单元逆变的交流电与电网相序一致时导通。在一些实施方式中：所述第二控制模块包括第二CPU和第二IGBT驱动模块；所述第二CPU通过所述第二IGBT驱动模块驱动所述第二IGBT单元；所述第二IGBT驱动模块从所述第二CPU开始至所述第二IGBT单元结束，依次连接的部件包括D/A转换单元、光耦检测运放单元、PWM调制单元、三相输出门极驱动单元，所述三相输出门极驱动单元包括U相驱动单元、V相驱动单元、W相驱动单元。在一些实施方式中：所述抽油机采集监测模块监测抽油机运行的上下冲次状态，包括：第一死点监测开关，所述第一死点监测开关安装在抽油机曲轴旋转路径的最高点；第二死点监测开关，所述第二死点监测开关安装在抽油机曲轴旋转路径的最低点。在一些实施方式中：所述抽油机采集监测模块还包括旋转编码器，所述旋转编码器安装在抽油机电机上，所述旋转编码器配置为监测抽油机电机的转速。在一些实施方式中：抽油机与云平台连接的通讯模块为数据传输单元，所述数据传输单元与抽油机通过RS485接口或RS232接口连接，所述数据传输单元与云平台通过4G网络通信连接，所述云平台和云平台监控终端通过以太网接口连接。本专利技术的益处：本专利技术通过抽油机与云平台连接，通过云平台监控终端对所有抽油机统一集中管理，同时通过负载补偿装置、电能补偿装置以及速度补偿装置的配合，自动实时监控抽油机的运行状态及运行参数的调节，保证了监控管理及时性、准确性，也为抽油机数据的收集和管理提供了稳定的数据基础，达到降低能耗、提高效率的目的。附图说明：图1为抽油机电机变频驱动原理图；图2为抽油机电机电流信号处理电路图；图3为抽油机电机负载补偿工作流程图；图4为母线监测单元的信号处理电路图；图5为死点检测光电开关安装示意图；图6为电机转速补偿工作流程图；图7为回馈单元电路图；图8为无功补偿原理流程图；图9为有功补偿原理流程图；图10为相序检测单元和合闸单元电路图；图11为电流闭环和速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抽油机智能补偿监控系统，其特征在于，包括分布在不同现场的抽油机、抽油机采集监测模块、油井数据采集模块、抽油机控制器、数据传输模块、云平台以及云平台监控终端；/n所述抽油机运行时产生运行参数；/n所述抽油机采集模块采集抽油机运行时产生运行参数并上传给抽油机控制器；/n所述油井数据采集模块采集监测油井参数信息并通过数据传输模块上传给云平台；/n所述抽油机控制器接入云平台获取油井参数信息以及根据获取的所述抽油机采集模块回馈的运行参数自动做出补偿调整，并通过数据传输单元发送给所述云平台；/n所述云平台接收所述抽油机采集模块以及所述抽油机控制器发送的监测数据并进行分析；/n所述云平台监测终端与所述云平台相连接并实时获取监控信息从而能够远程监控抽油机的工作状态，并根据工作人员命令控制抽油机的工作状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种抽油机智能补偿监控系统，其特征在于，包括分布在不同现场的抽油机、抽油机采集监测模块、油井数据采集模块、抽油机控制器、数据传输模块、云平台以及云平台监控终端；
所述抽油机运行时产生运行参数；
所述抽油机采集模块采集抽油机运行时产生运行参数并上传给抽油机控制器；
所述油井数据采集模块采集监测油井参数信息并通过数据传输模块上传给云平台；
所述抽油机控制器接入云平台获取油井参数信息以及根据获取的所述抽油机采集模块回馈的运行参数自动做出补偿调整，并通过数据传输单元发送给所述云平台；
所述云平台接收所述抽油机采集模块以及所述抽油机控制器发送的监测数据并进行分析；
所述云平台监测终端与所述云平台相连接并实时获取监控信息从而能够远程监控抽油机的工作状态，并根据工作人员命令控制抽油机的工作状态。


2.根据权利要求1所述一种抽油机智能补偿监控系统，其特征在于，所述抽油机控制器包括所述负载补偿装置和或电能补偿装置，所述负载补偿装置用于对抽油机电机负载的动态补偿，所述电能补偿装置用于对电能的有功和无功功率自动补偿。


3.根据权利要求2所述一种抽油机智能补偿监控系统，其特征在于，负载补偿装置连接抽油机电机和三相电网，包括整流模块、第一IGBT单元、通信模块、电流电压检测模块以及第一控制模块；
所述整流模块配置为将三相电整流为直流电；
所述第一IGBT单元连接整流模块和抽油机电机，所述第一IGBT单元配置为将所述整流模块生成的直流电转换为交流电接入抽油机电机；
所述通信模块配置为连接云平台，所述通信模块配置接收云平台提供的油井参数信息；
所述电流电压检测模块配置为检测直流电压和电机电流；
所述第一控制模块连接所述通信模块，所述第一控制模块连接所述电流电压检测模块，所述第一控制模块配置为根据所述直流电压、电机电流和油井参数信息，控制所述第一IGBT单元根据需要实时对抽油机电机进行调节。


4.根据权利要求3所述一种抽油机智能补偿监控系统，其特征在于，所述第一控制模块包括第一CPU以及第一IGBT驱动模块；
所述第一CPU通过所述第一IGBT驱动模块驱动所述第一IGBT单元；
所述第一IGBT驱动模块，从所述第一CPU开始至所述第一IGBT单元结束，依次连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琦，丁国洪，张立才，佘然然，
申请(专利权)人：无锡旭菱电子科技有限公司，霍尔果斯中嘉新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32