抽油机电功图系统使用说明书V1.3

中国石油大学（华东）科学技术研究院油藏闭环控制技术研究中心1抽油机电功图动态分析系统抽油机电功图动态分析系统使用说明书中国石油大学（华东）科学技术研究院油藏闭环控制技术研究中心2抽油机电功图动态分析系统目录一、概述............................................................................................................................31.产品简介....................................................................................................................32.主要用途....................................................................................................................33.适用范围....................................................................................................................34.产品特点....................................................................................................................3二、系统组成及工作原理................................................................................................41.系统组成....................................................................................................................42.单元结构....................................................................................................................43.工作原理....................................................................................................................5三、主要技术参数............................................................................................................6四、操作说明....................................................................................................................61.RTU柜.........................................................................................................................62.抽油机电功图网络监控软件..................................................................................11五、产品型号..................................................................................................................27六、RTU柜外形尺寸.......................................................................................................28七、仪表输出及连线......................................................................................................281.仪表信号输出类型..................................................................................................282.供电方式..................................................................................................................283.仪表接线..................................................................................................................28八、RTU柜安装要求.......................................................................................................291.RTU的安装步骤及要求...........................................................................................292.RTU柜安装注意事项...............................................................................................30九、危险场所的安装......................................................................................................30中国石油大学（华东）科学技术研究院油藏闭环控制技术研究中心3抽油机电功图动态分析系统一、概述1.产品简介抽油机电功图动态分析系统是通过获取抽油机的电参数来进行单井的动态分析。电参数特点：（1）传感器安装在配电柜中，安装和维护方便；（2）高可靠，低漂移，测量分辨率高；（3）信息反映全面，使用成本低。2.主要用途该系统可广泛应用于对抽油机的动态分析。主要分为两种系统类型，这两种系统的区别在于数据采集方式不同，第一种采用互感器加智能电参数模块的方式获取电信号；第二种则通过通信协议获取变频器内部的电参数值。两种型号的中央处理单元（CCU）均采用ARM9系列嵌入式计算机，可以进行数据采集、系统通信，显示抽油机的电压、电流、功率、转矩、冲次等参数，计算平衡度，实现冲次控制、远程遥控、网络接入等功能。应用中考虑了电源系统的抗干扰、环境适应性、安装操作方便性等因素，试验系统工作环境温度-20℃-75℃，功率消耗小于15W。3.适用范围适用工频运行常规异步电动机驱动的抽油机；适用于变频驱动抽油机。4.产品特点实时显示抽油机的累积电量、电压、电流、有功功率、功图、平衡度，并可以实现数据的就地存储；利用自动识别技术获得抽油机的上下行程特征；实现电功图向悬点示功图的转换，方便采油工程师解读井况；进行产量及动液面的估算；可以扩展通信接口，实现GPRS/CDMA、3G、WIFI、ZIGBEE等不同方式远程通信功能；具有报警、语音提示等功能扩展；中国石油大学（华东）科学技术研究院油藏闭环控制技术研究中心4抽油机电功图动态分析系统对于安装有变频器等调速装置的抽油机可以实现抽油机冲次的自动调节，进行抽油机远程控制操作等。二、系统组成及工作原理1.系统组成本系统由安装于现场的RTU柜和抽油机电功图网络控制软件系统组成。图1RTU柜内部照片图2抽油机电功图监控系统2.单元结构现场RTU柜由以下几个部分组成：电源、电参数采集模块、智能控制屏、通信模块。1)电源：包括隔离变压器和直流开关电源，隔离变压器用于给控制系统提供独立的隔离抗干扰电源系统；直流开关电源：用于电源净化以及给系统提供稳定可靠地供电电源；中国石油大学（华东）科学技术研究院油藏闭环控制技术研究中心5抽油机电功图动态分析系统2)电参数采集模块：主要用于现场数据的采集；3)智能控制屏：用于数据处理和数据显示功能，与电参数采集模块一起作为本系统的核心，也是将来功能扩展的基础设备。4)通讯模块：用于把采集和处理的数据上传至前端网络。RTU柜的结构原理及接线图如下图：TSRMM1Q1W1V1U1UAUBUCIA+IA-IB+IB-IC+IC-电参数采集直流电源智能控制屏通信模块24V24V24V现场RTU柜抽油机电控箱图3RTU柜接线图3.工作原理电动机输出扭矩和输出转速的变化反映了整个抽油机系统包括地下抽油泵的工况变化信息。由于抽油机地面机械系统在一段较长时间内保持稳定，因此电功图的变化也基本上反映了悬点做功的变化。电动机输出转矩和转速的获取有两种方法：一种是通过电参数模块实时采集电动机运行的电压电流信号，然后通过电动机模型计算电动机输出转矩和输出转速；另一种是通过通信的方式直接读取变频器的输出转矩和输出转速计算值。一般在有变频驱动或者其它智能驱动的抽油机上选用第二种方法，在常规工中国石油大学（华东）科学技术研究院油藏闭环控制技术研究中心6抽油机电功图动态分析系统频电动机驱动的抽油机上选用第一种方法。三、主要技术参数1)采集电动机运行电压、电流数据，互感器精度0.5级，12位A/D采样；2)工作环境温度：-30℃～70℃；3)系统工作电压：直流24V，检测电压：380V、660V、1140V自适应，交流50Hz；4)系统功耗：≤10W；5)通信方式：GPRS；6)控制柜绝缘强度等级：3000V；7)控制柜防护等级：IP66；8)系统采用ARM9系列嵌入式计算机作为中央处理单元，可以显示抽油机的电压、电流、功率、转矩、冲次等参数。四、操作说明1.RTU柜系统画面分为数值显示、电功趋势、参数设置、特征获取、示功图等五个部分，具体功能可以根据实际情况做进一步调整。画面下方是一条状态显示栏，其中：有功功率：显示实时电动机的有功功率，单位W（瓦）；平衡度：实时抽油机平衡度，计算公式，平衡度=上行功/下行功；通信状态：显示电参数数据采集状态，亮色为采集正常，暗色为采集异常；STOP按钮：程序退出，仅用于调试。（1）数值显示画面中国石油大学（华东）科学技术研究院油藏闭环控制技术研究中心7抽油机电功图动态分析系统总液量：显示所有累积液量，单位m3；当前冲次：显示抽油机实时冲次，单位次/分钟；动液面：显示井筒实时动液面，单位m；总电量：显示累积电量，单位0.001度；周期：显示一个冲次经历的时间，单位ms；周期功：显示一个完整冲次电机做的功，单位kJ；冲次累积：显示开机后的冲次累积值；电压：显示电动机工作电压，相电压，单位V；电流：分别为A、B、C相电流，单位0.01A；功率因数：显示电动机实时功率因数，单位0.001；故障码：显示故障码值；累积流量：通过计量开始和结束计量按钮，可以定时对流量进行累计，单位m3；经过时间：定时累计流量时的经过时间，单