孙晓伟（天津金米特科技股份有限公司，天津 300100）
摘 要：潜油电泵监测体系是实时丈量潜油电泵工况的仪器，首要监测潜油电泵进口压力、出口压力、电机温度，出口温度、X/Z方向振荡、作业电压/电流等参数通过上述数据判别潜油电泵运转状况，依据参数调理变频器运转状况，确保潜油电泵不呈现空抽及卡死等现象，下降停产形成的巨额丢失。
关键词：潜油电泵；实时丈量；参数调理
0 潜油电泵监测体系组成
潜油电泵监测体系首要由三部分组成，地上观测体系、地上扼流设备、井下监测体系。
地上观测体系(SURFACE PANEL)是人机交互端口，将井下监测体系收集的信号通过解码后显现在该观测体系中。该观测体系与变频器通过RS485线衔接，能够依据观测到的参数调整变频器的运转状况，确保潜油电泵抽油坚持高效状况。
地上扼流设备(ZENITH HV CHOKE)是监测体系与变频器之间的接口，选用变频器专用高压线衔接二者，因为变频器存在各种谐波成分，选用该设备后能够将搅扰信号与谐波信号尽可能的按捺在较低水平。内部由三相电抗器和电阻组成，外部的熔断器能够确保有大电流通过期监测体系不会受到冲击。它的LINE与CHASSIS接口与地上观测体系的接口相连。
井下监测体系是潜油电泵数据收集的中心，它不需求信号传输线，通过潜油电泵电机中性点能够将信号传输到地上观测体系中，能够观测的信号包含进口压力、出口压力、电机温度、进口温度、X/Z方向振荡、东西电压/电流等7组参数。这些参数是潜油电泵操作人员最关怀的参数，依据这些参数能够判别潜油电泵现在的运转状况，判别扬程及抽油状况，确保潜油电泵作业状况正常 [1] 。
1 潜油电泵监测体系的长处
传统潜油电泵运转状况的观测选用压力传感器（内含PT100）能够观测潜油电泵压力与温度两个参数，但信号传输需求信号线，且需求独立供电的电源线，一共6根(别离为压力信号两根、PT100两根、电源线两根。潜油电泵首要是针对深井（地下3000米以下），因为传输间隔较长信号线耗材较贵，且信号线捆绑在潜油电泵泵体上。但井下抽油进程泵体一直处于钟摆状况，形成信号线磕碰，常常形成信号收集作用欠安或无信号传输到井上，无法观测潜油电泵运转工况，形成抽油进程中呈现卡顿等现象，这样影响了抽油作业，往往需求提井修理，会形成严重经济丢失 [2] 。
潜油电泵监测体系为完结给井下体系供电，地上扼流设备运用三相电抗器，结构一个人工星点。井上二次外表接在此星点上。三相动力线在此两个星点上的电动势为0。因而井上星点能够获得井下耦合信号，变频器输出三相沟通电是对称三相电，不管电压电流怎么改变，电机星点与电抗器模仿星点的电势差都是0，因而三相电流电压不会影响信号传输与耦合。选用电力载波专用调制解调芯片XR2206将井下信号传输到井上，井上选用XR2211芯片进行信号解调完结信号传输。
2 监测体系硬件剖析
监测体系首要由两部分组成，地上观测体系与井下监测体系。
⑴地上观测体系首要由如下几部分组成：液晶显现屏、AC/DC模块、信号解析收集板。
其间信号解析收集板首要有如下功用：
①RS485接口，别离衔接变频器与液晶显现屏。
②DC/DC功用，AC/DC模块将220V市电转化为DC24 V，将该直流24 V分为两路，一路通过TI公司的LM22675-ADJ转化为5 V电压供地上观测体系作业，转化电路如图4所示。另一路通过半桥驱动与正激变压器输出120 V直流信号给井下监测体系供电。
③ 8阶低通滤波器 井下收集的信号已低频方法通过电机中性点，变频器高压信号线，地上扼流设备后传输给地上观测体系，信号的频率在15 Hz以下，而传输信号中夹杂着变频器的高次谐波成分，所以信号进入地上监测体系要把谐波信号滤除，选用8阶低通滤波器后，能够将15 Hz及以下的有用信号保存，图5为八阶低通滤波器中的初始两阶，后边还有三组二阶低通串联组成，四组差异仅仅电阻与电容的阻值与容值不同，为了滤除不同频率的信号。其间运放选用TI公司OP777芯片，需求双轨供电。
④信号比较 通过8阶低通滤波器后有用信号需求通过电压比较器，此处比较器的作用是区别不同的信号，因为有7组不同的信号传输，依据其不同的电平值，界说其是哪组信号，便于处理器进行处理。
⑤信号剖析及传输 处理器将7组不同的信号通过剖析解码后，通过RS485传输给液晶显现屏与变频器 [3] 。
⑵井下监测体系 首要由稳压管、单相电抗器、电源板、信号收集板组成。稳压管为120 V稳压管，将地上观测体系供给的直流电压进行稳压处理。因为井下监测体系是运用潜油电泵电机中性点，电机中性点存在沟通成分，故进入进行监测体系前需求对沟通成分进行滤波处理。保存直流电源为体系供电。
电源板与信号收集板首要完结如下功用：①电源分配 进入监测体系的120 V电压通过震动电路与反激变压器将电压改换为10 V与5 V电压，其间5 V电压作为体系电源，10 V电压为甲乙功率扩大器运用，推进收集的信号传输到井上地上设备。②信号收集 选用2个溅射薄膜压力传感器别离收集潜油电泵进口与出口压力，收集的压力信号幅值很低，将信号传输给ADI公司的24位ADC芯片AD7794，该芯片能够处理微微小信号，将信号处理后输出给处理器进行剖析。温度收集选用J型热电偶，将冷端焊接在电路板上，热端接到潜油电泵电机内，丈量其温度。收集的信号通过LTC公司的外表扩大器LTC2050进行类型扩大后，输出给TI公司的ADC芯片ADCS7477，经模数转化后给处理器进行剖析。振荡信号选用ADI公司最新的两轴加速度传感器ADIS16006，该加速度传感器为数字输出，信号给处理器进行剖析。③处理器接纳到3组信号剖析后将数字量输出给Microchip公司的DAC芯片MCP4728，经LTC公司比较器LT1011输出给甲乙扩大器，输出到井上设备。
3 监控体系软件流程
监控体系软件首要分为井下数据收集与井上数据剖析两部分。井下数据收集首要作业包含，压力信号的校准、温度信号校准、振荡信号校准、数据信号编码发送。井上数据剖析包含数据解码接纳、数据剖析、数据发送到人机界面与变频器。
井下数据收集的压力信号因为压力传感器零点偏移及线性差错，选用活塞式压力计对压力信号进行校准，对采样信号与压力计码盘质量通过MATLAB进行拟合，拟合后的作用近似为二次函数。同理，对热电偶的温度信号进行收集及拟合作业，因为作业温度规模在0～150度温度规模，故信号收集时需求替换介质，用加热设备别离加热水（100 ℃以下）和乙醇（100 ℃以上）。温度拟合曲线为三次函数。对振荡加速度的丈量首要是改换其地点方向，正上，正下，正左，正右，其数值别离对应一个方向最大，另一个方向最小。数据编码发送，将不同信号赋予不同的电平值经甲乙扩大器发送到井上。
井上数据剖析将不同电平值的信号解码为压力、温度、振荡信号，并将不同的信号送到人机界面为其设定的地址号中显现。
4 定论
本文体系地剖析了潜油电泵监测体系的组成、长处、软硬件规划思路。潜油电泵监测体系作为潜油电泵的伴侣能够实时将监测信号传输给井上采油人员，便于作业人员对工况进行调理，不再需求采油人员凭仗经历来剖析潜油电泵运转状况，减少了停井形成的经济丢失，逐步被干流采油厂商选用。
参考文献：
[1] 张铭钧,董振刚,张丙良. 潜油电泵机组及井下传感器状况监测技术研讨[J].电机与操控学报.2009(1).
[2] 袁丽丽.潜油电泵井下参数高精度监测及高效运转研讨[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2011.
[3] 张雯搏. 潜油电泵机组及井下传感器状况监测技术研讨[J]. 中国石油和化工规范与质量.2012(7).
（注：本文来源于科技期刊《电子产品世界》2020年第06期第62页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。）
