黑龍江 于慶 牛傳德 夏秀立

引言

GSM全稱為“全球移動通信系統(tǒng)”是第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)。GSM數(shù)字移動通信系統(tǒng)是由歐洲主要電信運營者和制造廠家組成的標準化委員會設(shè)計出來的，它是在蜂窩系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成。1990年完成了GSM900的技術(shù)規(guī)范，1991年制定了DCS1800的標準，兩者具有同樣的基本功能特性，絕大部分二者是通用的，兩個系統(tǒng)均可統(tǒng)稱為GSM系統(tǒng)。目前，廣東移動主要采用以GSM900網(wǎng)絡(luò)為依托，DCS1800網(wǎng)絡(luò)為補充的組網(wǎng)方式，構(gòu)成GSM900/DCS1800雙頻網(wǎng)，雙頻網(wǎng)管理的兩個主要方面是擁塞緩解功能和話務(wù)平衡功能。

1 游梁式抽油機

抽油機的種類很多，各種相關(guān)技術(shù)發(fā)明有數(shù)百種。在眾多的分類方式中，按照采油方式來分是最常用的分類方法，按照這種分類方式把抽油機分為兩類，即有桿類采油設(shè)備和無桿類采油設(shè)備。有桿類采油設(shè)備又可分為抽油桿往復(fù)運動類和旋轉(zhuǎn)運動類，國內(nèi)外大量使用的游梁式抽油機就屬于往復(fù)運動類抽油設(shè)備；無桿類采油設(shè)備又可分為電動液壓驅(qū)動類、潛油離心泵和氣舉采油設(shè)備。

目前，游梁式豎井抽油機采油系統(tǒng)在油田中應(yīng)用最為廣泛，如圖1所示。

從圖中可以看出，該裝置由三部分組成，即井上部分——游梁式抽油機，它由電動機、減速器、曲柄、連桿和游梁等組成；井下部分——抽油泵，它包括游動閥、柱塞、泵筒和固定閥等，抽油泵懸掛在套管中油管的下端，可分為管式泵和桿式泵兩種；聯(lián)接井上部分和井下部分的中間部分——抽油桿柱，它由一種或幾種直徑的抽油桿和接箍組成。

2 檢測模塊設(shè)計

抽油機測量系統(tǒng)是整個設(shè)計的關(guān)鍵部分，它關(guān)系到檢測數(shù)據(jù)的準確與否，因而，相關(guān)芯片的選取、性價比、可靠性等方面都是設(shè)計的考慮重點，結(jié)合本設(shè)計的實際需要，抽油機測量系統(tǒng)總體方案框圖如圖1所示。

設(shè)計中所需要測量的電參量(電壓、電流、功率因數(shù))、溫度、壓力等相關(guān)參數(shù)通過電參量芯片的直接讀取，從而減少使用傳感器的數(shù)量，減輕設(shè)備的重量，在經(jīng)過轉(zhuǎn)換后送入單片機內(nèi)，經(jīng)過其接受信號的判斷來判知下一步的操作是如何，同時，為了保證各個元件、設(shè)備的正常工作需要又電能的提供者，這些都是由外部電源來供給，同時，為了避免由于某些原因造成了電源不能及時補給，因此，在電源設(shè)計還輔助有蓄電池，以備不時之需。

圖1 游梁式抽油機—抽油泵裝置簡圖

2.1 單片機的選擇

宏晶科技生產(chǎn)的STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機是單時鐘/機器周期(1T)的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S，即25萬次/秒)，對電機控制，強干擾場合。

STC12C5A60S2單片機中包含中央處理器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、定時/計數(shù)器、UART串口、串口2、I/O接口、高速A/D轉(zhuǎn)換、SPI接口、PCA、看門狗及片內(nèi)R/C振蕩器和外部晶體振蕩電路等模塊。STC12C5A60S2系列單片機幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱得上一個片上系統(tǒng)。

圖2 抽油機測量系統(tǒng)總體方案框圖

2.2 電壓/流瞬時值采樣電路

抽油機工作時電動機的電流很大，無法直接被單片機采集和處理，所以必須經(jīng)過電流互感器按照一定的比例把大電流變?yōu)樾‰娏?，然后把電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，再經(jīng)過電路的處理，轉(zhuǎn)換為單片機能夠直接處理的標準電壓信號。電容的選取主要是從濾波的角度出發(fā)，通過選取適當容量的電容可以很好地濾走一部分干擾波，二極管的使用主要是利用其單向?qū)щ娞匦詠砜紤]，這樣可以使得其他信號的電壓值直接被屏蔽。

2.3 電壓/流過零檢測電路

從電壓/流瞬時值檢測電路檢測出來的二組電壓參量及三組電流參量分別進入電壓/流過零檢測電路。所謂過零檢測是指當交流系統(tǒng)中，當波形從正半周向負半周轉(zhuǎn)換時，經(jīng)過零位時系統(tǒng)作出的檢測。待信號經(jīng)過運算放大器的處理之后分別送入或門74HC32芯片，最終在與門74HC11芯片處理后作為進入MCU單元的中斷引腳中。

3 結(jié)束語

通過對油田抽油機的監(jiān)控可以更直接地對其加以控制，尤其是在檢測模塊中對主要參數(shù)的及時檢測關(guān)系到采油的效率等因素，因此，本設(shè)計在某種程度上大大解決了油井目前所存在的不足。

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