专利名称：油井综合监控仪的制作方法
技术领域：
/H力~ 不口皿 工IX技术领域[0001]本实用新型涉及一种电子监控设备，具体涉及一种用于监控油井工作状态和产油状况的电子设备。
背景技术：
[0002]在我国，由于大部分油井地理位置偏僻，给现有的人工管理带来极大的不便。特別是当油田中的油井电力系统遭到自然及人为破坏以及其他原因而造成停井或发生严重事故时，或者是井口压力、温度等参量不正常时，由于工作人员无法及时发现，使油井出现问题而无法及时得到处理和调整，这种情况对油井正常生产造成了极大的损失。[0003]目前，全国各地各采油厂已不同程度地采用油井监控设备。但目前各种功能产品涉及的厂商数量比较多，水平参差不齐，也暴露出很多的问题，主要表现在油井现场设备可靠性差，可维护性差，不能承受油井现场恶劣的工作环境(包括高温、低温、潮湿和沙尘)。更重要的是，设备之间通讯数据规约和格式开放性不够，往往是各个厂家互不兼容，油井数据不能共享，系统复杂，仪器仪表多，成本高且维护费用高。发明内容[0004]针对现有油井监控设备存在的缺陷，本实用新型提供一种可对油井抽油机电量、 压力、差压、流量、油井平衡度等多种数据统一采集、计算、分析的油井综合监控仪。[0005]解决上述技术问题的具体技术方案是，一种油井综合监控仪，其特征是:由电源�？�、电流互感器、基准电压芯片、运算放大器、单片机、通讯芯片和非易失性存储器组成；各器件的连接关系是:基准电压芯片2931的I脚连接到电源�？榈�12V VDD输出端，基准电压芯片2931的5V输出端3脚连接单片机microchip dsPIC30F6014的24脚，基准芯片 LM336-2.5的C脚接地，B脚连接电阻RlO —端，电阻RlO另一端连接电源�？榈�12V VDD, 基准芯片LM336-2.5的B脚连接第一运算放大器TLC2264的5脚，第一运算放大器TLC2264 的7脚连接单片机microchip dsPIC30F6014的18脚，采样的抽油机设备的三相电压UA、 UB,UC分别连接分压电阻R1、分压电阻R2和分压电阻R3，电压UA经Rl分压后的信号端连接第一运算放大器TLC2264的2脚，电阻R18分别连接第一运算放大器TLC2264的2脚和I 脚；电压UB经R2分压后的信号端连接第一运算放大器TLC2264的13脚，电阻R19分别连接第一运算放大器TLC2264的13脚和14脚；电压UC经R3分压后的信号端连接第一运算放大器TLC2264的9脚，电阻R20分别连接第一运算放大器TLC2264的9脚和8脚；第一运算放大器TLC2264的三相电压信号的输出脚I脚、14脚和8脚分别连接单片机microchip dspic30F6014的17脚、15脚和22脚；采样的抽油机设备的三相电流连接电流互感器CTA、 CTB和CTC的输入端，电流互感器CTA、CTB和CTC的输出端分别连接电阻R5、电阻R6和电阻R7的一端，电阻R5另一端经电阻R12后连接第二运算放大器TLC2264的2脚，电阻R15 分别连接第二运算放大器TLC2264的2脚和I脚；电阻R6另一端经R13后连接第二运算放大器TLC2264的13脚，电阻R16分别连接 第二运算放大器TLC2264的13脚和14脚；电阻R7另一端连接第二运算放大器TLC2264的9脚，电阻Rl7分别连接第二运算放大器TLC2264 的8脚和9脚；第二运算放大器TLC2264的三相信号输出脚I脚、14脚和8脚分别接入单片机microchip dspic30F6014的16脚、21脚和27脚；测量井口压力和差压数值的两路 4-20mA模拟量信号输出端连接电阻R25和电阻R26的一端，电阻R25的另一端经电阻R21 后连接到第三运算放大器TLC2264的9脚，电阻R26的另一端经电阻R22后连接到第三运算放大器TLC2264的13脚，第三运算放大器TLC2264的输出信号8脚和14脚分别连接单片机microchip dspic30F6014的28脚和29脚；电源�？槭淙攵肆�220V交流输入电源， 电源模块的5V直流电压输出端连接各个用电器件的电源输入端。[0006]本实用新型的有益效果:提供了一种使用单片机以及少量外围电路，即可实现测量油井抽油机电量、压力、差压、流量、油井平衡度等重要油井参数，实现设备的集约化。[0007]本实用新型具有测量精确，功能全面，操作简便，成本低廉等特点。在各种传统的油田设备的基础上，可以直接接入电量和压力等多种采集传感器的信号，不依赖多种设备之间的数据交换，针对油井现场的特殊要求，给出了一种可兼顾的监控方案，给油田的管理带来了极大的方便。同时增加了油井平衡度的计算功能，既能延长抽油机的使用寿命，又可节约电能。
[0008]图1是本实用新型的硬件连接框图；[0009]图2是本实用新型的测量部分电路原理图。
具体实施方式
[0010]结合附图详细说明本实用新型的结构。[0011]—种油井综合监控仪，如图1、图2所示。[0012]油井综合监控仪将电量测量，电能累计，压力，差压监测，油井瞬时、分时、总计流量进行累计，抽油机平衡度考核，油井各种故障报警等功能集成在同一设备内，各种数据互为参考、统一分析，实时将油井的工作状态通过主要参变量传输给上位机系统。[0013]电源�？椴捎檬惺弁ㄓ闷罚�220V交流输入电压转变为给整个电路各个�？楣┑绲闹绷鞯缪�。控制器选用美国微芯公司的单片机Microchip dsPIC30F6014，它采用高性能的16位(数据)改良的哈佛架构。程序计数器(PC)为24位宽，可以寻址高达4M X 24位的用户程序存储器空间。其DSP引擎具备一个高速17位X 17位乘法器、一个 40位ALU、两个40位饱和累加器和一个40位双向桶形移位寄存器。单片机Microchip dsPIC30F6014系列高达30MIP的工作速度，灵活的看门狗定时器，超大容量的数据存储空间，12位高精确度AD转换�？椋彼目煽啃院臀榷ㄐ酝耆芄皇视Φ缤牟ǘ敫扇牛且恢终攵杂诟丛酉殖〉缌坎饬康牡テＳ途酆霞嗫匾峭ü⊙嗟缪购屯獠康缌骰ジ衅鹘饬康牡缪�、电流采样信号采集到设备内，同时经由压力和差压传感器得到的表示压力大小的4-20mA模拟量信号也传输到设备的采集口。单片机Microchip dsPIC30F6014 内装有程序软件，它采集的数据经过单片机内部的计算和分析，得到电网的三相电压、电流、有功功率、功率因数和电能的电量，以及井口压力、差压等油井状态量，并根据得到的数据进一步得到抽油机的平衡度和油井的流量，其中平衡度不满足809^120%之间，则抽油机不平衡输出发生动作提示告警，外部实时时钟信号为告警等事件提供时标， 所有断电后需要保存的数据，如电能、设备参数等都存放在非易失性存储器中，每次上电均 可读出。设备根据当前的电能情况，输出电能脉冲，为设备测量准确度的校正和检测提供接 口。同时所有数据通过RS485通讯接口与上位机进行数据交换和远方控制。[0014]主要测量器件的电路连接关系是:安森美公司的基准电压芯片2931的I脚连接到 电源�？榈�12V VDD输出端，基准电压芯片2931的5V输出端3脚连接单片机microchip dsPIC30F6014的24脚，安森美公司的基准芯片LM336-2.5的C脚接地，B脚连接电阻RlO 一端，电阻RlO另一端连接电源�？榈�12V VDD,基准芯片LM336-2.5的B脚连接德州仪 器公司的第一运算放大器TLC2264的5脚，第一运算放大器TLC2264的7脚连接单片机 microchip dsPIC30F6014的18脚，采样的抽油机设备的三相电压UA、UB、UC分别连接分压 电阻R1、分压电阻R2和分压电阻R3，电压UA经Rl分压后的信号端连接第一运算放大器 TLC2264的2脚，电阻R18分别连接第一运算放大器TLC2264的2脚和I脚；电压UB经R2 分压后的信号端连接第一运算放大器TLC2264的13脚，电阻R19分别连接第一运算放大器 TLC2264的13脚和14脚；电压UC经R3分压后的信号端连接第一运算放大器TLC2264的9 脚，电阻R20分别连接第一运算放大器TLC2264的9脚和8脚；第一运算放大器TLC2264的 三相电压信号的输出脚I脚、14脚和8脚分别连接单片机microchip dspic30F6014的17 脚、15脚和22脚；采样的抽油机设备的三相电流连接电流互感器CTA、CTB和CTC的输入端， 电流互感器CTA、CTB和CTC的输出端分别连接电阻R5、电阻R6和电阻R7的一端，电阻R5 另一端经电阻R12后连接第二运算放大器TLC2264的2脚，电阻R15分别连接第二运算放 大器TLC2264的2脚和I脚；电阻R6另一端经电阻Rl3后连接第二运算放大器TLC2264的 13脚，电阻R16分别连接第二运算放大器TLC2264的13脚和14脚；电阻R7另一端连接第 二运算放大器TLC2264的9脚，电阻R17分别连接第二运算放大器TLC2264的8脚和9脚； 第二运算放大器TLC2264的三相信号输出脚I脚、14脚和8脚分别接入单片机microchip dspic30F6014的16脚、21脚和27脚；测量井口压力和差压数值的两路4_20mA模拟量信号 输出端连接电阻R25和电阻R26的一端，电阻R25的另一端经电阻R21后连接到第三运算 放大器TLC2264的9脚，电阻R26的另一端经电阻R22后连接到第三运算放大器TLC2264 的13脚，第三运算放大器TLC2264的输出信号8脚和14脚分别连接单片机microchip dspic30F6014 的 28 脚和 29 脚。[0015]油井综合监控仪的电压和电流采集是通过外部电压接入和电流互感器采样得到 线路中的三相电压和电流，压力和差压是对通过多路压力传感器给出的4-20mA模拟量信 号进行采集，这几组采样得到的信号分别经分压电阻和运算放大器处理进入单片机的ADC �？椋ü缓螅扑愕贸鏊庀呗分械母髦值缌恐�、电能值、压力值、差压值，通过对信 号值的进一步分析和计算得到油井瞬时流量和抽油机平衡度。通讯�？槭酵ü曜糝S485 接口与上位监控系统通讯，把实时测得的数据量和油井工作状态等信息上传，用于采油厂 的监控系统主机对各油井的集中管理。[0016]本实用新型通过对所测油井的重要数据的监控，独立实现对电量的计量、油井压 力和温度的测量以及抽油机平衡度的分析，将油井和抽油机的工作状态传输给油田数据中 心，可大大减少抽油机故障的出现，合理化电力配置，提高油井产量。
权利要求1.一种油井综合监控仪，其特征是:由电源�？�、电流互感器、基准电压芯片、运算放 大器、单片机、通讯芯片和非易失性存储器组成；各器件的连接关系是:基准电压芯片2931 的I脚连接到电源�？榈�12V VDD输出端，基准电压芯片2931的5V输出端3脚连接单片机 microchip dsPIC30F6014的24脚，基准芯片LM336-2.5的C脚接地，B脚连接电阻RlO 一 端，电阻RlO另一端连接电源�？榈�12V VDD，基准芯片LM336-2.5的B脚连接第一运算放 大器TLC2264的5脚，第一运算放大器TLC2264的7脚连接单片机microchip dsPIC30F6014 的18脚，采样的抽油机设备的三相电压UA、UB、UC分别连接分压电阻R1、分压电阻R2和分 压电阻R3，电压UA经Rl分压后的信号端连接第一运算放大器TLC2264的2脚，电阻R18分 别连接第一运算放大器TLC2264的2脚和I脚；电压UB经R2分压后的信号端连接第一运 算放大器TLC2264的13脚，电阻R19分别连接第一运算放大器TLC2264的13脚和14脚； 电压UC经R3分压后的信号端连接第一运算放大器TLC2264的9脚，电阻R20分别连接第 一运算放大器TLC2264的9脚和8脚；第一运算放大器TLC2264的三相电压信号的输出脚 I脚、14脚和8脚分别连接单片机microchip dspic30F6014的17脚、15脚和22脚；采样的 抽油机设备的三相电流连接电流互感器CTA、CTB和CTC的输入端，电流互感器CTA、CTB和 CTC的输出端分别连接电阻R5、电阻R6和电阻R7的一端，电阻R5另一端经电阻R12后连 接第二运算放大器TLC2264的2脚，电阻R15分别连接第二运算放大器TLC2264的2脚和I 脚；电阻R6另一端经电阻R13后连接第二运算放大器TLC2264的13脚，电阻R16分别连接 第二运算放大器TLC2264的13脚和14脚；电阻R7另一端连接第二运算放大器TLC2264的 9脚，电阻R17分别连接第二运算放大器TLC2264的8脚和9脚；第二运算放大器TLC2264 的三相信号输出脚I脚、14脚和8脚分别接入单片机microchip dspic30F6014的16脚、 21脚和27脚；测量井口压力和差压数值的两路4-20mA模拟量信号输出端连接电阻R25和 电阻R26的一端，电阻R25的另一端经电阻R21后连接到第三运算放大器TLC2264的9脚， 电阻R26的另一端经电阻R22后连接到第三运算放大器TLC2264的13脚，第三运算放大器 TLC2264的输出信号8脚和14脚分别连接单片机microchip dspic30F6014的28脚和29 脚；电源�？槭淙攵肆�220V交流输入电源，电源�？榈�5V直流电压输出端连接各个用电 器件的电源输入端。
专利摘要一种油井综合监控仪，基准电压芯片输出端连接单片机，基准芯片的B脚连接第一运算放大器，第一运算放大器连接单片机；采样的抽油机设备的三相电压的信号端连接第一运算放大器；采样的抽油机设备的三相电流的输出端分别连接第二运算放大器，第二运算放大器连接单片机；测量井口压力和差压数值的两路4-20mA模拟量信号输出端连接第三运算放大器，第三运算放大器的输出信号连接单片机。本监控仪在传统油田设备的基础上，直接接入电量和压力多种采集传感器的信号，针对油井现场的特殊要求，给出了一种可兼顾的监控方案，方便油田的管理。增加了油井平衡度的计算功能，延长抽油机的使用寿命，具有测量精确，操作简便，成本低廉等特点。
文档编号G01D21/02GK202974339SQ201220677460
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日
发明者沈杰, 苑智伟, 王野, 张丹 申请人:丹东华通测控有限公司
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