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基于MCU的抽油機節(jié)能控制儀表與控制技術(shù)

提出采用星角雙向切換+間抽控制的節(jié)能控制技術(shù)方案，并選用完全集成的混合信號系統(tǒng)級MCU芯片C8051F206開發(fā)了抽油機智能功率控制器。
　　關(guān)鍵詞：C8051F206；抽油機；節(jié)能技術(shù)

Economical Power Controlling Technology of the
Sucker Rod Pump B ased on MCU

REN Zhiguo, LIN Li

(University of Petroleum, Beijing 102249, China)

　　Key words: C8051F206; sucker rod pump; energy saving technology

　　為了實現(xiàn)抽油機能自動根據(jù)負載需要實時進行Δ/Y雙向切換和間歇定時控制的目標，采用嵌入式控制技術(shù)設計了如圖1所示的控制電路。

　　智能功率控制器的硬件系統(tǒng)以新華龍電子公司為C8051F206配套的實驗板為基礎，新增輸出電路和鍵盤顯示電路后形成。直接利用實驗板上的C8051F206MCU、JTAG接口、晶振、復位及電源電路，大大降低了硬件設計工作量。
　　(1)輸出電路
　　本系統(tǒng)的被控對象是電機的開關(guān)。為滿足星角切換和開機/停機要求，需要對3只交流接觸器(C1～C3)按一定組合關(guān)系進行控制，其電路原理和控制真值表如圖2(a)和圖2(b)所示。考慮到現(xiàn)場抗干擾的需要，在輸出端口P0.1，P0.3和P0.5后采用了光電隔離電路(圖2(c))，其中驅(qū)動用的靈敏繼電器J的工作觸頭串接在電機控制回路中，以控制相應交流接觸器的動作。
　　(2)顯示和鍵盤電路的設計
　　顯示器采用4位LED串行通信方式，接口電路由3只74HC595串行移位寄存器，5只三極管型功率放大器9014和4只LED數(shù)碼管組成(如圖3所示)。由端口P0.2輸入串行數(shù)據(jù)、P0.4產(chǎn)生移位脈沖，P0.0產(chǎn)生鎖存脈沖。
　　按鍵采用1×5非編碼鍵盤，將5個按鍵的一端分別與串行移位寄存器U1的輸出端Q3、Q4、Q5、Q6、Q7相連，公共端與P0.6直接相連，通過不斷檢測計算機引腳P0.6來獲取是否有按鍵被按下。
　　(3)模擬量輸入電路的設計

　　抽油機功率切換控制程序的設計采用C51與MCS51匯編語言混合編程，其程序流程如圖4所示。
　　儀器上電初始化后，首先發(fā)出電鈴報警預示電機即將起動；隨后電機以三角形方式起動以滿足抽油機重載起動的要求；起動后系統(tǒng)將根據(jù)電機的實時功耗情況使電機在三角形、星形或過載停機三種狀態(tài)間自動切換，即在實時功耗小于設定三角形向星形切換功率時電機工作在星形方式，在功耗大于設定星形向三角形切換功率時電機工作在三角形方式，大于設定過載功率時停機；如果系統(tǒng)中設置了間歇控制參數(shù)，則系統(tǒng)還將對開機和停機的累計時間進行計時，實現(xiàn)定時控制。上述過程周而復始進行，直至人工干預停機為止。
　　為防止外界干擾對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，系統(tǒng)設計中采用了中值濾波，自動校零，軟件冗余、錯誤陷阱和看門狗等技術(shù)。

　　本文開發(fā)的抽油機節(jié)能控制儀表在江蘇和長慶等油田進行了工業(yè)試驗。結(jié)果表明，系統(tǒng)的可靠性很好，在-30～50℃的條件下已正常工作約2年時間。抽油機的節(jié)能效果令人滿意，節(jié)電率普遍達到15％以上(在負載率為20％的條件下測算)。實踐表明，采用C8051F206設計的節(jié)能控制器的生產(chǎn)成本很低，易于為現(xiàn)場用戶接受，充分顯示出良好的市場前景

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2017-09-29 11:31:15

英威騰Goodrive200A在油田抽油機的解決方案

本文介紹了以英威騰Goodrive200A變頻器為核心的控制柜在油田抽油機上的應用，以其智能化設計、高效率、高可靠性等優(yōu)點，進一步提高抽油機采油系統(tǒng)效率，節(jié)約能源，降低開采成本，實現(xiàn)油田經(jīng)濟有效開發(fā)，并實現(xiàn)真正意義上的數(shù)字化管理和智能控制。

2017-10-10 10:58:15

英威騰Goodrive300在直線電機抽油機的應用

直線電機抽油機取消了其他類型抽油機的減速裝置，傳動裝置，運動形式的轉(zhuǎn)換裝置，通過直線運動的電機動子直接驅(qū)動抽油桿往復運動，節(jié)能效果可達50%，大大減小了油田開采的成本，且降低了抽油機的制造成本，具有

2017-10-10 11:08:12

基于VB實現(xiàn)游梁式抽油機扭矩因數(shù)和光桿位置因數(shù)的計算軟件

扭矩因數(shù)和光桿位置因數(shù)是游梁式抽油機重要的參數(shù)指標，也是新抽油機選型和老抽油機運行方案調(diào)整的重要計算參數(shù)，對于測試和調(diào)整抽油機平衡，提高抽油機整體性能，延長抽油機使用壽命有著重要意義。為了解決實際

2017-11-07 14:59:22

基于STM32的抽油機井實時監(jiān)控系統(tǒng)設計

為了解決抽油機井生產(chǎn)過程中的實時監(jiān)控問題，本文提出了一種基于嵌入式處理器STM32的抽油機井實時監(jiān)控系統(tǒng)設計方案，并完成系統(tǒng)的軟硬件設計。該系統(tǒng)能夠測量抽油機井的油壓、油溫、三相電流電壓、功率、有功

2017-11-17 10:12:57

抽油機井桿管偏磨可視化仿真系統(tǒng)

針對油田現(xiàn)場桿管偏磨嚴重且缺少偏磨可視化仿真系統(tǒng)的現(xiàn)狀，設計了一套抽油機井桿管偏磨可視化仿真系統(tǒng)，實現(xiàn)了井眼軌跡、油管的靜態(tài)可視化仿真以及抽油桿運動狀態(tài)、桿管接觸狀態(tài)的動態(tài)可視化仿真。采用反求三次

2017-11-27 10:32:17

一種基于STM32的智能采油控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

本文主要介紹了一種基于STM32的智能采油控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，采油控制系統(tǒng)主要是三部分構(gòu)成：動液面檢測部分，能夠?qū)崟r采集動液面數(shù)據(jù)；控制部分，控制器通過分析處理檢測到的動液面數(shù)據(jù)得到最佳的抽油機

2017-12-27 15:55:31

2099

嵌入式電子節(jié)能控制器的設計與實現(xiàn)

節(jié)能控制能夠有效降低能耗，對保護環(huán)境等方面具有重要影響；但目前大多數(shù)電子節(jié)能控制器都是通過采用單片機技術(shù)和雙向晶閘管過零觸發(fā)交流調(diào)壓電路對電子節(jié)能控制器進行設計；通過介紹電子的負荷特點和節(jié)能

2018-01-18 11:43:43

液壓抽油機研究現(xiàn)狀及展望

等問題。液壓抽油機與游梁式抽油機相比具有如下優(yōu)點：結(jié)構(gòu)比較緊湊、重量比較輕、造價低、工作平穩(wěn)、容易實現(xiàn)長沖程，并且沖程沖次調(diào)節(jié)方便，易于實現(xiàn)安全保護以及節(jié)能效果明顯等，特別適合于山區(qū)、灘涂、海上平臺的采油作業(yè)

2018-03-13 16:07:59

液壓抽油機的節(jié)能設計

上升抽油時重新利用，從而減小了系統(tǒng)的裝機功率而節(jié)能；在液壓控制方面，該系統(tǒng)利用了電液比例負載敏感技術(shù)，使壓力和流量實時自動適應負載的需求，達到了高效節(jié)能和準確的控制。通過參數(shù)理論分析計算，表明該新型液壓抽油機裝機功率

2018-03-15 10:52:11

家電應用中高效節(jié)能的雙電機控制技術(shù)與主流控制算法

第三屆高效節(jié)能電機控制技術(shù)解決方案專題研討會。本次研討會主要圍繞高效節(jié)能電機電子控制技術(shù)為核心議題展開，全面介紹當今世界主流控制算法、主流電子控制半導體新產(chǎn)品和主流系統(tǒng)控制技術(shù)。本視頻題目：家電

2018-05-23 13:47:00

3480

游梁式抽油機的工作原理及節(jié)能改造的應用

在實際應用過程中出現(xiàn)了許多問題，主要集中在游梁式抽油機發(fā)電狀態(tài)產(chǎn)生能量的處理上。對于上述第一種情況，采用變頻器加能耗制動單元可較方便實現(xiàn)，這是以多耗電能為代價的，主要因為發(fā)電能量不能回饋電網(wǎng)造成。

2018-10-10 09:25:00

15016

油田信息化：抽油機遠程監(jiān)控，采油井動態(tài)實時監(jiān)測

?油田信息化：抽油機遠程監(jiān)控，采油井動態(tài)實時監(jiān)測? 隨著科技的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)信息化技術(shù)已經(jīng)應用到工業(yè)生產(chǎn)的方方面面，油田行業(yè)的信息化建設，不僅提高了設備、設施的安全性，還大大提高了生產(chǎn)效率、解放了人力

2019-02-26 16:11:34

840

控制儀表的分類

按控制儀表使用能源可分為電動、氣動和液動三種。按結(jié)構(gòu)又可分為基地式和單元組合式兩種。基地式的特點在于儀表的所有部件之間，以不可分離的機械結(jié)構(gòu)相連接，裝在一個箱殼之內(nèi)，利用一臺儀表就能解決一個簡單自動化系統(tǒng)的測量、記錄、控制等全部問題，如溫度控制器、壓力控制器、流量控制器、液位控制器等。

2020-03-15 15:54:00

3750

利用GPRS網(wǎng)絡技術(shù)實現(xiàn)油田抽油機遠程控制系統(tǒng)的設計

數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。它在移動終端和網(wǎng)絡之間實現(xiàn)了“永遠在線”的連接，網(wǎng)絡容量只有在實際進行傳輸時在被占用，基于這些優(yōu)勢，GPRS技術(shù)適合進行數(shù)據(jù)傳輸，同時由于其可靠性，可以進行遠程控制的設計，本文以油田抽油機為實際應用背景，介紹基于GPRS技術(shù)的開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)遠程控制的架構(gòu)和具體實現(xiàn)。

2020-04-23 09:29:10

640

直線馬達直驅(qū)式抽油機隨著科技發(fā)展在不斷變革

抽油機是油田一道特殊的風景線，被用來開采石油，正如大部分機械設備一樣，抽油機也是隨著科技的發(fā)展在不斷變革、不斷優(yōu)化。傳統(tǒng)的抽油機為游梁式抽油機，這種抽油機一次性投資高、運輸安裝不方便，而且抽油機

2020-06-03 08:11:35

1310

關(guān)于直線電機在抽油機的舉升技術(shù)中的應用分析

啟動關(guān)閉時需要人工操作，抽油機維護保養(yǎng)工作量也比較大，人力成本比較高。為了較好地解決上述問題，大慶油田采油工程研究院科技人員開展了持續(xù)攻關(guān)，于近期取得突破。不停機智能間抽采油技術(shù)優(yōu)勢在于：雖然地面抽油機的曲

2020-07-24 08:11:02

1951

新一代直線馬達式抽油機在大慶油田正式上崗

國慶中秋長假期間，11臺由大慶油田裝備制造集團自主研發(fā)的第四代塔架式抽油機全部投入實用。據(jù)悉，第四代塔架式抽油機的大部分零部件（減速滾筒、提升帶除外）都是自主智造的，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，累計

2020-10-28 11:24:43

1556

遼河油田曙光采油廠對直線馬達抽油機進行“再造”

說到抽油機，其是一種被廣泛運用于開采石油的機器設備，近幾年，隨著科技的發(fā)展，抽油機也變得越來越先進，款式也越來越多，其中直線馬達抽油機就是當下較為流行的抽油機，這種抽油機是直接利用直線馬達的直線往復運動帶動抽油桿上下運動

2021-05-12 09:43:09

734

基于DSP的用盤式抽油機同步電機驅(qū)動系統(tǒng)

研制了新型結(jié)構(gòu)的直接驅(qū)動型抽油機用盤式永磁電機驅(qū)動系統(tǒng)。新型抽油機在工作性能和節(jié)能技術(shù)指標上有明顯的優(yōu)勢。

2021-05-13 10:09:15

基于GPRS網(wǎng)絡技術(shù)實現(xiàn)油田抽油機遠程控制系統(tǒng)的設計

本系統(tǒng)是通過上位機操作系統(tǒng)，利用無線網(wǎng)絡遠程控制應用于油田抽油機的開關(guān)磁阻電機，控制開關(guān)磁阻電機的啟動、停止、復位以及轉(zhuǎn)速設定等參數(shù)，并對電機的運行狀態(tài)進行采集，如電流參數(shù)、溫度參數(shù)、轉(zhuǎn)速信息、故障信息等，并將其返回到上位機操作系統(tǒng)進行分析，判斷電機工作情況和下一步的控制情況，實現(xiàn)遠程控制的目的。

2021-05-27 09:24:09

1818

抽油機電機保護與自啟動控制器設計方案

針對采油廠抽油機實際運行中容易出現(xiàn)的故障，設計了一種以STC15F204EA芯片為核心的智能控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)對抽油機電機的保護和自啟動控制，具有很好的經(jīng)濟效益與應用前景。

2021-07-29 16:02:29

1428

基于STC15F204EA單片機的智能控制器設計

針對采油廠抽油機實際運行中容易出現(xiàn)的故障,設計了一種以STC15F204EA芯片為核心的智能控制器,能夠?qū)崿F(xiàn)對抽油機電機的保護和自啟動控制,具有很好的經(jīng)濟效益與應用前景。

2021-08-14 10:28:54

2525

化工儀表節(jié)能降耗技術(shù)的應用，你了解多少

化工儀表節(jié)能降耗技術(shù)的應用，不單單可以減少單位產(chǎn)值能源消耗，同時，還可以實現(xiàn)資源利用率的提高。在化工儀表設備中融入節(jié)能降耗技術(shù)，不單單可以保證儀表設備的正常運行，同時，還可以提高化工儀表設備的經(jīng)濟性

2022-09-01 09:18:00

703

化工儀表節(jié)能降耗技術(shù)措施

在建設化工項目工程時，需要特別注意的是生產(chǎn)加工與集中輸送環(huán)節(jié)的設計，要根據(jù)項目工程的實際情況和主要需求，正確地應用儀表節(jié)能降耗技術(shù)，以此確保各施工環(huán)節(jié)均能夠達到較好的節(jié)能效果。雖然化工儀表設備在整個

2022-09-01 17:20:23

1134

詳解：汽車電子技術(shù)之汽車儀表盤MCU

隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的車用機械儀表盤已向數(shù)字儀表過度，與之對應的全部功能顯示也將被渲染后的高清畫面所取代。而引起這一變革的根源，卻是一個只有一元硬幣大小的集成電子芯片--圖形儀表盤(圖形儀表盤微控制單元)，而它高品質(zhì)的圖像卻離不開一個重要部件——車用MCU。

2022-11-28 15:47:33

897

自動化控制技術(shù)在儀表中的優(yōu)勢

在自動化技術(shù)快速發(fā)展的背景下，儀表控制自動化已經(jīng)成為其主要發(fā)展方向，通過與自動化控制技術(shù)的融合，使得儀表運行控制效率得到很大提升，具有多項直觀的技術(shù)優(yōu)勢。根據(jù)石油化工企業(yè)的生產(chǎn)實踐來看，自動化控制技術(shù)在儀表中的應用優(yōu)勢包括如下幾項。

2022-12-13 13:43:44

667

電機拖動系統(tǒng)中變頻器調(diào)速原理和應用分析

抽油機節(jié)能目前來說比較成熟的方案就是采用變頻器對其電機拖動系統(tǒng)進行改造，抽油機用變頻器拖動有如下三個優(yōu)點。

2023-04-14 11:27:16

584

如何使創(chuàng)新的MCU實現(xiàn)高效節(jié)能電機控制

2023-08-30 15:13:45

282

變頻器在直驅(qū)永磁同步抽油機的應用

、功率因數(shù)低等缺陷。因此，為了實現(xiàn)碳達峰、碳中和的目標，對節(jié)能減排要求越來越高，尋找更環(huán)保、更節(jié)能的驅(qū)動裝置成為了重中之重。隨著控制技術(shù)的發(fā)展，電機的制造向著專業(yè)化、自動化方向發(fā)展，目前，抽油機拖動裝置采用

2023-07-25 10:26:11

510

抽油機在線監(jiān)控故障運維物聯(lián)網(wǎng)平臺解決方案

?隨著科技的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在逐漸滲透到各個領域，促進了各行各業(yè)的蓬勃發(fā)展。作為油田生產(chǎn)的核心設備，抽油機的運行狀態(tài)直接關(guān)系到原油的生產(chǎn)效率與產(chǎn)量。由于抽油機數(shù)量眾多，分布廣泛，人工巡檢成本

2023-11-17 10:46:00

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基于MCU的抽油機節(jié)能控制儀表與控制技術(shù)

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