抽油机电功图系统使用说明书V1.3

抽油机电功图动态分析系统使用说明书

目录

一、概述 (3)

1.产品简介 (3)

2.主要用途 (3)

3.适用范围 (3)

4.产品特点 (3)

二、系统组成及工作原理 (4)

1.系统组成 (4)

2.单元结构 (4)

3.工作原理 (5)

三、主要技术参数 (6)

四、操作说明 (6)

1.RTU柜 (6)

2.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 (28)

1.仪表信号输出类型 (28)

2.供电方式 (28)

3.仪表接线 (28)

八、RTU柜安装要求 (29)

1.RTU的安装步骤及要求 (29)

2.RTU柜安装注意事项 (30)

九、危险场所的安装 (30)

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；

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1 RTU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；

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：

R

T

S

图3 RTU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

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

●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，单位ms。

（2）电功趋势

●绘图按钮：点击该按钮，可以实时绘出当前1分钟内的电工趋势，采样

时间0.2秒，也即1分钟300个采样点；

●最大值：调整纵坐标的最大值，使得显示曲线位置和大小适中；

●最小值：调整纵坐标的最小值，使得显示曲线位置和大小适中；

●调整坐标：点击可是纵坐标值修改生效；

●滤波：亮色代表当前数据采集带有滤波功能，暗色代表当前数据采集滤

波功能被屏蔽，长度为加权均值滤波系数。

（3）参数设置

●油井编号：0-65536

●机型：分为游梁、皮带、双驴头；

●冲程：输入值，单位m；

●泵径：输入值，单位mm；

●泵挂深度：输入值，单位m；

●液面参数高：根据上行功数值进行设置，即上行功最大值，也就是动液面在

泵挂位置的值，可以根据当前动液面和当前上行功的值进行估计；

●液面参数低：根据上行功数值进行设置，即上行功最小值，也就是动液面在

井口位置的值，可以根据当前动液面和当前上行功的值进行估计；

●充满参数高：根据下行功数值进行设置，即下行功最大值，也就是泵完全充

满的值，可以根据当前泵充满度和当前下行功的值进行估计；

●充满参数低：根据下行功数值进行设置，即下行功最小值，也就是泵完全抽

空的值，可以根据当前泵充满度和当前下行功的值进行估计；

●周期次数：一个完整冲次的采样个数，即电功趋势图形中两个相邻最大值之

间的横坐标间隔值；

●特征个数：一般为周期次数的一半；

●充满系数：显示值，显示实时计算的泵充满系数，0-1；

●配重：曲柄配重系数，单位kg；

●空载功：抽油机在换向点时的电机有功功率；

●保存：参数设置好后点击可将修改后参数保存至硬盘。

（4）特征获取

●原始图：点击该按钮，可以绘出当前电功趋势（最上边图形），上行特征趋

势（左下边图形），下行特征趋势（右下边图形）；

●此时显示的电功趋势最新值在左边，按下操作禁止按钮，可以对上下行特征

图形进行设置，通过、、来调整上边图形的位置，将图形移动到上死点在0位，按下则得到最新的上行特征，将图形移动到

下死点在0位，按下则得到最新的下行特征，设置好后恢复

按钮，程序正常运行。

（5）示功图

显示转换后的示功图，作为油井分析辅助功能。

2.抽油机电功图网络监控软件

抽油机电功图网络监控系统为用户提供了整个电功图系统的网络监视和远程控制功能，使用户使用电脑、手机等任何可以浏览网页的设备都可以随时随地了解到采油厂任何一口油井的数据信息。此系统提供实时数据浏览，实时功图浏览，单井液量、耗电、周期功、动液面的实时趋势浏览，历史功图、趋势查询，故障油井报警，油井参数远程调节等功能。使用户对单井信息的掌控能力大大增强。

（1）登陆

从浏览器窗口（建议使用火狐或Chrome浏览器）进入系统的登陆页面，输入用户名密码即可登陆电功图监控系统。用户分为管理用户和普通用户。普通用户只有浏览数据的权限，而管理员用户拥有管理、控制权限。

（2）系统主页面

输入正确的用户名与密码后，将会进入电功图系统的主页面。主页面由

导航栏、树形目录以及信息展示窗口组成，如下图所

树形目录

树形目录按采油厂的管理结构显示各级矿、队、井。点击名称前的“+”与“-”展开与收起各级目录。点击具体不同节点则改变当前算选节点。单击树形

目录右侧区域可收起树形目录。

导航栏

导航栏包含了系统的主要功能按钮，包括：

1、实时数据

若在树形列表中选择了某油井，点击后主展示页面跳转至所选油井的实时数据页面，展示抽油机的运行状态以及相关的数据。若树形列表中选择的是某采油队或矿，则主展示区显示的是所选矿或队内所有油井的实时数据。详细说明请参考后文。

2、实时功图

点击后主展示页面跳转至油井实时功图和趋势页面，主要展示各时间段的电功图、液量、耗电量、周期功和动液面的趋势图。详细说明请参考后文。

3、历史查询

鼠标移至此处会弹出下拉列表，可选择查看对应的历史单日或者多日的电功

图和趋势图。详细说明请参考后文。

4、总览

进入主页面后，默认展示的即是总览页面。此处主要是以表格的形式将所有油井的实时数据信息与抽油机状态信息展示给用户，便于查看与管理。详细说明请参考后文。

5、报警

点击可将抽油机停运和出现故障的油井以列表的形式展现在页面中，方便及时采取排障措施。

6、设置

此功能只有管理员权限才能看到，具体操作见下文。

7、关于

此处可通过链接访问我们的网站主页，了解我们的信息和更多的产品。还可以下载系统的使用说明。

8、切换用户

点击后返回登陆页面，可重新选择用户名登陆系统。

（3）实时数据

实时数据页面主要功能：

1、显示油井所使用的抽油机类型、运行状态、故障状态。不同类型的抽油机显示为不同图像，上图为皮带机图像，还有如双驴头机：

。

若抽油机设备正常运行则显示动态动画，反之，则抽油机不动。图片下方的两个指示灯分别代表抽油机的运行状态和故障警示，正常指示灯显示为绿色，若出现故障或运行停止则变为红色。

2、显示并按时（每1分钟）刷新油井实时数据，包括以下数据：

(1)瞬时液量：油井当前的产液效率

(2)瞬时电量：油井当前瞬时耗电量

(3)冲次：油井每分钟运动周期数

(4)周期功：油井平均一个周期所做的功

(5)累计液量：从设备正常运行到目前为止总共产液量

(6)累计电量：从设备正常运行到目前为止总共耗电量

(7)电压

(8)电流

(9)平衡度

(10)有功功率

(11)功率因数

(12)冲程

(13)周期：油井一个周期的耗时

(14)动液面

（4）实时功图

实时功图页面展示油井当前功图和趋势，包括：

(1)电功图

(2)液量趋势

(3)耗电量趋势

(4)周期功趋势

(5)动液面趋势

1)选择要查看的趋势图

用户可通过勾选页面上方的复选框选择要查看的趋势图，如下图。

2)电功图

●选择间隔时间

用户还可以在功图的上方右侧区域选择功图的间隔时间，它表示显示两幅电功

图之间的时间间隔，默认为10分钟，9幅图显示最近1个半小时的功图。

●工具箱

右上方是工具按钮。其中是向前翻页，查看上一组图片。是向

后翻页，查看下一组图片。为游标功能，用于查看曲线具体时间点的数据，

点击后，当鼠标在功图上移动时，趋势图上会显示一个游标，游标跟随鼠标移动，并显示对应时间点数值。再次点击此图标或按Esc键后可取消游标。效果如下：

单图放大

双击某个功图，可放大显示该功图，便于查看细节。

3)液量趋势

液量趋势默认显示最近24小时的单井产液量趋势，如图：

在趋势图中，什么时间出现了液量变化清晰可见。

●前后翻页

右上角工具箱中，两个按钮作用和电功图工具箱中按钮作用相似，不同的是时间间隔，这里，上翻或下翻显示前一天或后一天的液量趋势。

●游标

按钮为游标，点击后，可查看液量趋势中游标所在点的数值。

●局部放大

按钮提供局部放大功能。点击此按钮，鼠标编程＋形状，此时，用户可以

在趋势图中选取一段时间（在起始时间点按下鼠标，然后拖动，到结束时间点后抬起鼠标）

选择之后将会展示指定片段的趋势曲线，如下图。

若要返回原图，可点击图形工具栏中的图标。

耗电趋势、周期功、动液面趋势的操作同上。

（5）历史查询

历史查询功能是为了查看以前某一天或者某一段时间的功图或者趋势图，包括以下几个具体功能：

(1)历史功图

(2)历史单日液量

(3)历史单日耗电

(4)历史周期功

(5)历史动液面

(6)多日液量趋势

(7)多日耗电趋势

1）历史功图

首先，在选择要查询的历史时间点，点击日历控件中的任

何位置，弹出日历：，选择某一天，某个时间后，点击控件上的按钮，时间显示到文本框中：，点击按钮，则查询出以所选时间为结束点9幅电功图：