抽油機控制系統(tǒng)說明書

1、抽油機控制系統(tǒng)一、產(chǎn)品綜述：本產(chǎn)品是由東北大學施耐德電氣聯(lián)合實驗室自主開發(fā)的完全創(chuàng)新的產(chǎn)品，是目前解決抽油機實時監(jiān)控的最佳，最完整的方案。該系列產(chǎn)品的核心技術是采用目前國際先進的油井中頻電加熱和基于GPRS（或數(shù)傳電臺）遠程傳輸技術，可通過西門子PAC3100實時監(jiān)控油井電氣數(shù)據(jù)，并通過上位機反映給管理者。本產(chǎn)品主要特點和功能如下：中頻電加熱節(jié)能控制目前油井電加熱系統(tǒng)大多采用井口恒溫控制策略，針對其井口溫度設定值合理度不高且無法動態(tài)調(diào)節(jié)所導致的電能浪費問題，提出了一種基于油井中頻電加熱的技術控制策略。該控制策略是以確保產(chǎn)量并降低單位產(chǎn)量的電能消耗為目的，利用PID優(yōu)化算法對井口溫度的給定值進行

2、優(yōu)化控制，以便系統(tǒng)總功率（即抽油機輸出功率與加熱電源輸出功率之和）運行在最佳狀態(tài)。油井電加熱系統(tǒng)存在著非線性、大滯后、建模難等特點，采用常規(guī)方法控制效果不佳。故應用模糊控制對加熱電源的輸出功率進行調(diào)節(jié)，從而對井口溫度進行控制。實時靜態(tài)數(shù)據(jù)采集技術本產(chǎn)品采用西門子PAC3100電子儀表對數(shù)據(jù)進行采集。是一種綜合性強，功能強大的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品。可對電壓，電流，功率，電能，功率因數(shù)進行實時采集。除此之外還可以檢測測量值的最大值和最小值，滿足各用戶的需求。同時大尺寸的LCD圖形中文顯示屏，使操作更為便利。遠程傳輸技術本產(chǎn)品針對不同客戶的需要提供兩種傳輸方案可供選擇?；贕PRS的遠程傳輸整個抽油機無線遠

3、程監(jiān)控系統(tǒng)主要劃分為三個部分：現(xiàn)場采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)和上位機監(jiān)控軟件?，F(xiàn)場采集子系統(tǒng)完成對電壓、電流等參數(shù)的采集，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的發(fā)送，接收處理：數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)采用GPRS通信模塊，完成數(shù)據(jù)從采集到監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)傳輸工作數(shù)傳電臺遠程傳輸數(shù)傳電臺是借助DSP技術和無線電技術實現(xiàn)的高性能專業(yè)數(shù)據(jù)傳輸電臺。它提供某些特殊條件下專網(wǎng)中監(jiān)控信號的實時、可靠的數(shù)據(jù)傳輸，具有成本低、安裝維護方便、繞射能力強、組網(wǎng)結構靈活、覆蓋范圍遠的特點。二、產(chǎn)品技術說明455156用戶終端示功團劣功能仗表中頻電源抽油機變頻器電機控制柜遠程通訊工具油井電加熱控制系統(tǒng)示意圖1.該系列產(chǎn)品所具備的基本性能：實時示功圖測

4、量各種參數(shù)測量，包括：累計電度，功率因數(shù)，有功功率，無功功率，電流。懸點速度，懸點加速度，懸點載荷，沖次，沖程。在一個沖次內(nèi)得最大載荷，最大電流，最小載荷，最小電流，上沖程最大載荷和最大電流，下沖程最小載荷和最小電流。電機綜合保護。無線顯示，所有抽油機的數(shù)據(jù)，包括示功圖都通過無線通訊顯示再操作工終端的液晶顯示器上。該終端的數(shù)據(jù)可以再計量站輸出傳入到采油廠數(shù)據(jù)庫中無限數(shù)據(jù)遠傳功能，示功圖和各種參數(shù)可以通過無線網(wǎng)絡傳送到計量站，支持歷史示功圖和數(shù)據(jù)查詢。2.該系列產(chǎn)品的具體說明I號系統(tǒng)：中頻電加熱節(jié)能控制系統(tǒng)稠油井中頻電加熱技術的基本原理為：三相380V，50Hz交流電經(jīng)中頻電源裝置變換后，變?yōu)殡?/p>

5、壓和頻率均可連續(xù)調(diào)節(jié)的交流電。其中根據(jù)中頻變壓器的選取不同，輸出電壓范圍大致為5001000V,輸出頻率范圍大致為5002000Hz。中頻電源輸出的單相中頻電通入由特種加熱電纜和鋼質(zhì)空心抽油桿組成的回路(這里以空心抽油桿中頻電加熱技術為例，其它中頻電加熱結構的原理與之相似)，產(chǎn)生交變電流，從而在特種加熱電纜與鋼質(zhì)空心抽油桿之間產(chǎn)生強大的交變磁場。這樣在鋼質(zhì)空心抽油桿內(nèi)就會產(chǎn)生很強的集膚效應，并通過渦流效應和磁滯效應在鋼質(zhì)空心抽油桿內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量，再將熱量傳遞給稠油，實現(xiàn)加熱降黏。中頻變壓器等效負載稠油井中頻電加熱原理框圖稠油井中頻電加熱技術具有如下特點：1、電磁效應更強與工頻電加熱相比，中頻

6、電加熱主要利用感應加熱，加熱效率更高。2、加熱功率分布更合理根據(jù)地溫梯度分布規(guī)律可知，正常情況下，每深入地下100m,溫度大約升高3C,油井電加熱系統(tǒng)的絕大部分功耗用來補償稠油舉升溫度損耗。在稠油井中頻電加熱技術中，通過調(diào)節(jié)中頻電源的輸出頻率可以實現(xiàn)井下的非線性加熱，理想情況下可以實井口與井底溫度相同的補償效果，可以節(jié)省大量的電能。3、對電網(wǎng)污染小中頻電加熱技術采用三相電源輸入，通過整流、濾波、逆變等環(huán)節(jié)形成單相輸出交流電對負載加熱，不會導致電網(wǎng)三相不平衡。另外，輸入濾波處理后對電網(wǎng)的諧波污染也會很小。4、功率因數(shù)高當油井電加熱系統(tǒng)投入工作后，中頻電源能夠?qū)崟r追蹤負載的固有諧振頻率，并及時調(diào)節(jié)

7、中頻電源的輸出頻率，使負載工作在諧振狀態(tài)，保持功率因數(shù)接近于1，從而提高了加熱效率。5、自動化程度高、控制方便中頻電加熱技術中，通過調(diào)節(jié)中頻電源的輸出電流或電壓可以連續(xù)的調(diào)節(jié)中頻電源的輸出功率，從而可以實現(xiàn)井筒溫度控制、系統(tǒng)功率控制等多種控制方式。參數(shù)設定：1.電加熱投入載荷值；電加熱切除載荷值。顯示：1.示功圖；2節(jié)能率.節(jié)能率=電加熱累計停止時間/（電加熱累計工作時間+電加熱累計停止時間）II號系統(tǒng)：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)本系統(tǒng)集先進、成熟的計算機技術、通信技術、數(shù)據(jù)采集技術及傳感器技術于一體，通過高精度的數(shù)據(jù)采集器，獲取安裝在油井等采油設備上的電流、電壓、溫度、壓力、流量、功率等數(shù)據(jù)，用多種通信接

8、口將其傳輸?shù)綔y控中心。系統(tǒng)功能:1、數(shù)據(jù)檢測功能：自動監(jiān)測、記錄采油設備上的電壓、電流、電度、溫度、壓力、流量、示功圖等數(shù)據(jù)。還能完成流量和電度積算。2、數(shù)據(jù)共享功能：所測數(shù)據(jù)以及采油設備的工作狀態(tài)可以傳輸?shù)骄钟蚓W(wǎng)上，實現(xiàn)多方遠程數(shù)據(jù)共享。3、輔助分析功能：及時發(fā)現(xiàn)停電、缺相、油管堵塞、盜油、液面過低、配重不平衡等異常情況。4、報警功能：儀表參數(shù)超出設定范圍，即聲光告警，并能在屏幕上顯示出現(xiàn)問題的儀表名稱以及參數(shù)超出的范圍，若有多個數(shù)據(jù)報警，將順序顯示超值列表。5、報表功能：可根據(jù)用戶需要輸出并打印任何形式的報表。參數(shù)設定：無顯示：電流、電壓、溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù)皿號系統(tǒng)：遠程傳輸系統(tǒng)1.G

9、PRS無線傳輸：GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端，通過GPRS網(wǎng)絡和Internet,實現(xiàn)對現(xiàn)場終端集散系統(tǒng)的實時監(jiān)控。GPRS網(wǎng)絡通信技術和網(wǎng)絡微處理器技術相結合的方法，解決抽油機的各種工作參數(shù)的遠程傳輸問題，實現(xiàn)實時報警、實時數(shù)據(jù)采集和實時負荷監(jiān)測的功能。其意義在于：通過監(jiān)視抽油機的運行狀況，發(fā)生故障或異常運行時，迅速報警，及時恢復正常抽吸，減少停機時間，保證抽油機的安全運行；制止和打擊不法分子的盜竊行為，為油田生產(chǎn)任務的全面完成提供可靠的保證嘲。經(jīng)濟全球化的發(fā)展使石油生產(chǎn)參與到了全球市場的緊張供應鏈中。在這種大環(huán)境下，油田生產(chǎn)管理區(qū)采用先進的網(wǎng)絡通信技術，加強油井管理、降本增效，提高信息化管理和質(zhì)量管理水平具有重要意義。lavPRE貞SH列產(chǎn)設魯GPRS遠程傳輸示意圖2.無線數(shù)傳電臺遠程傳輸：無線數(shù)傳電臺作為一種通訊媒介，與光纖、微波、明線一樣，有一定的適用范圍。它提供某些特殊條件下專網(wǎng)中監(jiān)控信號的實時、可靠的數(shù)據(jù)傳輸。對于數(shù)據(jù)量大、實時性要求高、覆蓋范圍在50公里以內(nèi)，彼此間阻擋物不多且監(jiān)控點分散的系統(tǒng)，建立無線數(shù)傳專網(wǎng)是比較理想的方式。在這種特殊的場合，用無線電臺方式實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視與控制，相對于架