抽油机控制系统说明书

1、抽油机控制系统一、产品综述：本产品是由东北大学施耐德电气联合实验室自主开发的完全创新的产品，是目前解决抽油机实时监控的最佳，最完整的方案。该系列产品的核心技术是采用目前国际先进的油井中频电加热和基于GPRS（或数传电台）远程传输技术，可通过西门子PAC3100实时监控油井电气数据，并通过上位机反映给管理者。本产品主要特点和功能如下：中频电加热节能控制目前油井电加热系统大多采用井口恒温控制策略，针对其井口温度设定值合理度不高且无法动态调节所导致的电能浪费问题，提出了一种基于油井中频电加热的技术控制策略。该控制策略是以确保产量并降低单位产量的电能消耗为目的，利用PID优化算法对井口温度的给定值进行

2、优化控制，以便系统总功率（即抽油机输出功率与加热电源输出功率之和）运行在最佳状态。油井电加热系统存在着非线性、大滞后、建模难等特点，采用常规方法控制效果不佳。故应用模糊控制对加热电源的输出功率进行调节，从而对井口温度进行控制。实时静态数据采集技术本产品采用西门子PAC3100电子仪表对数据进行采集。是一种综合性强，功能强大的数据采集产品。可对电压，电流，功率，电能，功率因数进行实时采集。除此之外还可以检测测量值的最大值和最小值，满足各用户的需求。同时大尺寸的LCD图形中文显示屏，使操作更为便利。远程传输技术本产品针对不同客户的需要提供两种传输方案可供选择。基于GPRS的远程传输整个抽油机无线远

3、程监控系统主要划分为三个部分：现场采集子系统、数据无线传输系统和上位机监控软件。现场采集子系统完成对电压、电流等参数的采集，实现对数据的发送，接收处理：数据无线传输系统采用GPRS通信模块，完成数据从采集到监控中心的数据传输工作数传电台远程传输数传电台是借助DSP技术和无线电技术实现的高性能专业数据传输电台。它提供某些特殊条件下专网中监控信号的实时、可靠的数据传输，具有成本低、安装维护方便、绕射能力强、组网结构灵活、覆盖范围远的特点。二、产品技术说明455156用户终端示功團劣功能仗表中频电源抽油机变频器电机控制柜远程通讯工具油井电加热控制系统示意图1.该系列产品所具备的基本性能：实时示功图测

4、量各种参数测量，包括：累计电度，功率因数，有功功率，无功功率，电流。悬点速度，悬点加速度，悬点载荷，冲次，冲程。在一个冲次内得最大载荷，最大电流，最小载荷，最小电流，上冲程最大载荷和最大电流，下冲程最小载荷和最小电流。电机综合保护。无线显示，所有抽油机的数据，包括示功图都通过无线通讯显示再操作工终端的液晶显示器上。该终端的数据可以再计量站输出传入到采油厂数据库中无限数据远传功能，示功图和各种参数可以通过无线网络传送到计量站，支持历史示功图和数据查询。2.该系列产品的具体说明I号系统：中频电加热节能控制系统稠油井中频电加热技术的基本原理为：三相380V，50Hz交流电经中频电源装置变换后，变为电

5、压和频率均可连续调节的交流电。其中根据中频变压器的选取不同，输出电压范围大致为5001000V,输出频率范围大致为5002000Hz。中频电源输出的单相中频电通入由特种加热电缆和钢质空心抽油杆组成的回路(这里以空心抽油杆中频电加热技术为例，其它中频电加热结构的原理与之相似)，产生交变电流，从而在特种加热电缆与钢质空心抽油杆之间产生强大的交变磁场。这样在钢质空心抽油杆内就会产生很强的集肤效应，并通过涡流效应和磁滞效应在钢质空心抽油杆内产生大量的热量，再将热量传递给稠油，实现加热降黏。中频变压器等效负载稠油井中频电加热原理框图稠油井中频电加热技术具有如下特点：1、电磁效应更强与工频电加热相比，中频

6、电加热主要利用感应加热，加热效率更高。2、加热功率分布更合理根据地温梯度分布规律可知，正常情况下，每深入地下100m,温度大约升高3C,油井电加热系统的绝大部分功耗用来补偿稠油举升温度损耗。在稠油井中频电加热技术中，通过调节中频电源的输出频率可以实现井下的非线性加热，理想情况下可以实井口与井底温度相同的补偿效果，可以节省大量的电能。3、对电网污染小中频电加热技术采用三相电源输入，通过整流、滤波、逆变等环节形成单相输出交流电对负载加热，不会导致电网三相不平衡。另外，输入滤波处理后对电网的谐波污染也会很小。4、功率因数高当油井电加热系统投入工作后，中频电源能够实时追踪负载的固有谐振频率，并及时调节

7、中频电源的输出频率，使负载工作在谐振状态，保持功率因数接近于1，从而提高了加热效率。5、自动化程度高、控制方便中频电加热技术中，通过调节中频电源的输出电流或电压可以连续的调节中频电源的输出功率，从而可以实现井筒温度控制、系统功率控制等多种控制方式。参数设定：1.电加热投入载荷值；电加热切除载荷值。显示：1.示功图；2节能率.节能率=电加热累计停止时间/（电加热累计工作时间+电加热累计停止时间）II号系统：数据采集系统本系统集先进、成熟的计算机技术、通信技术、数据采集技术及传感器技术于一体，通过高精度的数据采集器，获取安装在油井等采油设备上的电流、电压、温度、压力、流量、功率等数据，用多种通信接

8、口将其传输到测控中心。系统功能:1、数据检测功能：自动监测、记录采油设备上的电压、电流、电度、温度、压力、流量、示功图等数据。还能完成流量和电度积算。2、数据共享功能：所测数据以及采油设备的工作状态可以传输到局域网上，实现多方远程数据共享。3、辅助分析功能：及时发现停电、缺相、油管堵塞、盗油、液面过低、配重不平衡等异常情况。4、报警功能：仪表参数超出设定范围，即声光告警，并能在屏幕上显示出现问题的仪表名称以及参数超出的范围，若有多个数据报警，将顺序显示超值列表。5、报表功能：可根据用户需要输出并打印任何形式的报表。参数设定：无显示：电流、电压、温度、压力、流量等数据皿号系统：远程传输系统1.G

9、PRS无线传输：GPRS无线数据传输终端，通过GPRS网络和Internet,实现对现场终端集散系统的实时监控。GPRS网络通信技术和网络微处理器技术相结合的方法，解决抽油机的各种工作参数的远程传输问题，实现实时报警、实时数据采集和实时负荷监测的功能。其意义在于：通过监视抽油机的运行状况，发生故障或异常运行时，迅速报警，及时恢复正常抽吸，减少停机时间，保证抽油机的安全运行；制止和打击不法分子的盗窃行为，为油田生产任务的全面完成提供可靠的保证嘲。经济全球化的发展使石油生产参与到了全球市场的紧张供应链中。在这种大环境下，油田生产管理区采用先进的网络通信技术，加强油井管理、降本增效，提高信息化管理和质量管理水平具有重要意义。lavPRE貞SH列产设鲁GPRS远程传输示意图2.无线数传电台远程传输：无线数传电台作为一种通讯媒介，与光纤、微波、明线一样，有一定的适用范围。它提供某些特殊条件下专网中监控信号的实时、可靠的数据传输。对于数据量大、实时性要求高、覆盖范围在50公里以内，彼此间阻挡物不多且监控点分散的系统，建立无线数传专网是比较理想的方式。在这种特殊的场合，用无线电台方式实现远程数据采集、监视与控制，相对于架