注水泵变频控制系统的制作方法

本实用新型属于注水泵控制设备技术领域，尤其涉及一种注水泵变频控制系统。

背景技术：

油田注水是采油生产中最重要的工作之一，它可以有效的补充地层能量，提高开发速度，对提高原油采收率、确保油田高产稳产起到积极作用。

然而，随着油田综合含水量的提高，注水能耗增大，增加了油田的开发成本，同时由于地质情况的变化，开关井数的变化，洗井、设备维护等现象的存在，传统的依靠工作人员的经验控制注水常常会出现超注、欠注等现象，增大了生产能耗大，难以满足精准注水的要求，影响了油田的后续开采。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种注水泵变频控制系统，以解决现有技术中生产能耗大，难以满足精准注水的要求，影响油田的后续开采的问题。

本实用新型实施例提供了一种注水泵变频控制系统，包括：电机、注水泵、压力变送器、PID控制器、变频器、第一液位计、第一压力计、第二压力计、水处理装置液位计、注水流量计、第三压力计、第四压力计、温度传感器和第二液位计，所述PID控制器通过导线依次串联所述变频器、所述电机、所述注水泵、所述压力变送器并形成闭合回路，所述第一压力计安装在来水入口处，来水入口通过管道分别连接有左侧的水箱、右侧的过滤器和上方的小型水处理装置，所述的水箱中安装有第一液位计，所述小型水处理装置中安装有水处理装置液位计，水处理装置液位计下方安装有第二压力计，所述的小型水处理装置前方安装有喂水泵，所述过滤器和小型水处理装置均通过管道连接有注水仪，在注水仪的前方安装有注水泵，在注水泵的入口处安装有第三压力计，在注水泵的出口处安装有第四压力计，在注水仪中安装有温度传感器，注水仪出口处为注水出口，在注水出口处安装注水流量计，所述第一液位计、所述第一压力计、所述第二压力计、所述水处理装置液位计、所述注水流量计、所述第三压力计、所述第四压力计、所述温度传感器和所述第二液位计均连接所述PID控制器；

所述PID控制器根据传感器监测的数据信息判断传感器对应的监测装置是否正常运行，并根据判断结果控制所述压力变送器或所述变频器动作。

作为进一步的技术方案，所述系统还包括：供电单元、电源检测单元、处理单元和备用供电单元，所述供电单元用于给所述PID控制器、所述变频器、所述电机、所述注水泵、所述压力变送器、所述第一液位计、所述第一压力计、所述第二压力计、所述水处理装置液位计、所述注水流量计、所述第三压力计、所述第四压力计、所述温度传感器和所述第二液位计供电，所述供电单元连接所述电源检测单元，所述电源检测单元连接所述处理单元，所述处理单元连接所述备用供电单元，所述处理单元用于在所述电源检测单元检测到所述供电单元出现故障时控制所述备用供电单元开启给所述PID控制器、所述变频器、所述电机、所述注水泵、所述压力变送器、所述第一液位计、所述第一压力计、所述第二压力计、所述水处理装置液位计、所述注水流量计、所述第三压力计、所述第四压力计、第一温度传感器和所述第二液位计供电。

作为进一步的技术方案，所述系统还包括：报警器，所述报警器连接所述PID控制器，所述PID控制器根据所述温度传感器监测的数值进行报警。

作为进一步的技术方案，所述系统还包括：报警器，所述报警器连接所述PID控制器，所述PID控制器根据所述温度传感器监测的数值进行报警。

作为进一步的技术方案，所述报警器包括第一报警器和第二报警器，所述第一报警器和所述第二报警器均连接所述PID控制器，

所述PID控制器根据获取的所述温度传感器监测的数值启动第一报警器或第二报警器。

作为进一步的技术方案，所述PID控制器的型号为XSC6-PID控制器。

作为进一步的技术方案，所述变频器的型号为XL-21变频器。

作为进一步的技术方案，所述压力变送器的型号为YSH-131B压力变送器。

作为进一步的技术方案，所述电源检测单元采用TMS32LF2407型号的DSP芯片。

作为进一步的技术方案，所述系统还包括上调键和下调键，所述上调键和所述下调键均连接所述PID控制器；

所述PID控制器根据所述上调键开启时发送的信号控制所述变频器上调输出频率；

所述PID控制器根据所述下调键开启时发送的信号控制所述变频器下调输出频率。

本实用新型实施例的有益效果为：采用上述方案后，通过将不同的传感器设置在注水泵变频控制系统对应的位置上，能实时监测注水泵变频控制系统各部件的运行情况，注水管网压力检测部件反馈一定压力值，PID调节器将现场压力转化为计算数值和现场设定数值进行对比，最终将调整数值传送给变频器，后者根据此值输出一定频率的交流电源至注水泵电机，拖动注水泵稳定运行，并输出与压力对应的注水流量，保证注水泵管网的压力与控制器的给定压力匹配，实现了变频调速恒压供水系统的闭环调节，不仅注水量精确，使油田注水系统安全稳定的运行，而且减少了操作者的劳动强度，降低生产能耗，减少了注水泵设备的故障情况，为油田的后续开采提供了保障。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种注水泵变频控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例提供的一种注水泵变频控制系统的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

如图1所示，为本实用新型实施例提供的一种注水泵变频控制系统，包括：电机1、注水泵2、压力变送器3、PID控制器4、变频器5、第一液位计6、第一压力计7、第二压力计8、水处理装置液位计9、注水流量计10、第三压力计11、第四压力计12、温度传感器13和第二液位计14，所述PID控制器4通过导线依次串联所述变频器5、所述电机1、所述注水泵2、所述压力变送器3并形成闭合回路，所述第一压力计7安装在来水入口处，来水入口通过管道分别连接有左侧的水箱、右侧的过滤器和上方的小型水处理装置，所述的水箱中安装有第一液位计6，所述小型水处理装置中安装有水处理装置液位计9，水处理装置液位计9下方安装有第二压力计8，所述小型水处理装置前方安装有喂水泵，所述过滤器和小型水处理装置均通过管道连接有注水仪，在注水仪的前方安装有注水泵2，在注水泵2的入口处安装有第三压力计11，在注水泵2的出口处安装有第四压力计12，在注水仪中安装有温度传感器13，注水仪出口处为注水出口，在注水出口处安装注水流量计10，所述第一液位计6、所述第一压力计7、所述第二压力计8、所述水处理装置液位计9、所述注水流量计10、所述第三压力计11、所述第四压力计12、所述温度传感器13和所述第二液位计14均连接所述PID控制器4；

所述PID控制器4根据传感器监测的数据信息判断传感器对应的监测装置是否正常运行，并根据判断结果控制所述压力变送器或所述变频器动作。

具体的，由压力变送器3连续采集分水器水压，并将压力信号转换为电流信号(4-20mA)传送至PID控制器4，PID控制器4将反馈回来的信号与设定压力进行比较和运算。如果实际压力比设定压力低，则发出指令控制水泵加速运行；如果比设定压力高，则控制水泵减速运行。当达到设定压力时，水泵就维持在该频率上；调节过程连续不间断，从而保证水泵的出口压力在一个很小的区间内波动，实现出口压力基本恒定，压力变送器3压变精度±0.1％，PID控制器4精度≤0.2％，长期稳定性好，抗干扰能力强，以上设备保持稳定运行在3年以上，所用导线优选的选用光缆，传输速度快，长期稳定性好。压力变送器3使分水器压力直接作用于电子陶瓷膜片，膜片出现位移后所产生的电容量被与其同体的电子元件检测、放大，最后转换成4～20mA的标准信号输出，PID控制器4将测量输入信号压力值PV与给定压力值SV进行比较，得出偏差e，然后根据预先设定的控制规律对偏差e进行运算，得到相应的控制值，并通过输出口以4～20mA，DC电流(或1～5V，DC电压)传输给变频器。

小型水处理器连接有加药泵，加药泵连接有加药箱，加药箱中安装有第一液位计6，所述加药泵和第一液位计6均连接PID控制器4，小型水处理装置还连接有搅拌泵，搅拌泵也与PID控制器4相连，在加药泵的作用下，加药箱将内部的药物送入小型水处理器中，加药箱液位计获取加药箱的液位发送至PID控制器4中，并由PID控制器4控制搅拌泵的工作。注水泵通过变频器连接有电源，电源的电能经变频器处理后为注水泵供电。所述的注水泵处安装有注水泵散热风扇，注水泵内部安装有温度传感器13，注水泵散热风扇和温度传感器13均连接PID控制器4，温度传感器13获取注水泵内部温度，并发送至PID控制器4，由PID控制器4控制注水泵散热风扇对注水泵进行散热。PID控制器4连接有报警器和显示器，各个传感器将获取的参数发送至PID控制器4中进行分析，当超过界限时，通过报警器进行报警。

使用时，由第一液位计6检测水箱的液位，当达到高限液位2.0m(可设定)时报警，当达到低限液位0.5m(可设定)时报警；由第一压力计7监测来水压力，当压力小于0.05MPa(可设定)或大于0.5Mpa(可设定)时报警。由第二压力计8监测小型水处理装置的压力和压差，当压力超过0.5MPa(可设定)时报警，并停止喂水泵和加药泵，当差压超过0.5MPa(可设定)时报警。由第二液位计14检测小型水处理装置的液位，当液位低于0.2m(可设定)低限时，停加药泵和搅拌泵。由第二压力计8监测注水泵入口水压，由第一压力计7监测注水泵出口水压，当注水泵入口压力<0.05MPa或出口压力>25MPa时报警。通过调节注水泵的变频器的频率，实现注水压力的自动调节。由温度传感器13检测注水水温。由温度传感器检测注水泵内部温度，当温度≥75℃时，立即停注水泵16。由注水流量计10获取注水出口处的瞬时流量和累计流量。

控制分为手动控制和自动控制。

在手动控制情况下，对水箱的液位、来水压力、小型水处理装置的压力、液位、注水泵入口压力、注水泵出口压力、注水干线压力进行检测，设置警报线。当超出时，PID控制器4控制报警器报警。当注水入口压力<0.1MPa(可设定)时停注水泵。

采用上述方案后，通过将不同的传感器设置在注水泵变频控制系统对应的位置上，能实时监测注水泵变频控制系统各部件的运行情况，注水管网压力检测部件反馈一定压力值，PID调节器将现场压力转化为计算数值和现场设定数值进行对比，最终将调整数值传送给变频器，后者根据此值输出一定频率的交流电源至注水泵电机，拖动注水泵稳定运行，并输出与压力对应的注水流量，保证注水泵管网的压力与控制器的给定压力匹配，实现了变频调速恒压供水系统的闭环调节，不仅注水量精确，使油田注水系统安全稳定的运行，而且减少了操作者的劳动强度，降低生产能耗，减少了注水泵设备的故障情况，为油田的后续开采提供了保障。

此外，如图2所示，在一个具体事例中，所述系统还包括：供电单元15、电源检测单元16、处理单元17和备用供电单元18，所述供电单元15用于给所述PID控制器、所述变频器、所述电机、所述注水泵、所述压力变送器、所述第一液位计、所述第一压力计、所述第二压力计、所述水处理装置液位计、所述注水流量计、所述第三压力计、所述第四压力计、所述温度传感器和所述第二液位计供电，所述供电单元连接所述电源检测单元，所述电源检测单元连接所述处理单元，所述处理单元连接所述备用供电单元，所述处理单元用于在所述电源检测单元检测到所述供电单元出现故障时控制所述备用供电单元开启给所述PID控制器、所述变频器、所述电机、所述注水泵、所述压力变送器、所述第一液位计、所述第一压力计、所述第二压力计、所述水处理装置液位计、所述注水流量计、所述第三压力计、所述第四压力计、第一温度传感器和所述第二液位计供电。

具体的，压力变送器3使分水器压力直接作用于电子陶瓷膜片，膜片出现位移后所产生的电容量被与其同体的电子元件检测、放大，最后转换成4～20mA的标准信号输出，PID控制器4将测量输入信号压力值PV与给定压力值SV进行比较，得出偏差e，然后根据预先设定的控制规律对偏差e进行运算，得到相应的控制值，并通过输出口以4～20mA，DC电流(或1～5V，DC电压)传输给变频器，供电单元15将220V电源转化为24V电源，为所述PID控制器、所述变频器、所述电机、所述注水泵、所述压力变送器、所述第一液位计、所述第一压力计、所述第二压力计、所述水处理装置液位计、所述注水流量计、所述第三压力计、所述第四压力计、所述温度传感器和所述第二液位计供电。电源检测单元检测到供电单元出现故障时，发送故障信号至处理单元，处理单元控制备用供电单元启动为PID控制器、变频器、电机、注水泵和压力变送器供电。PID控制器、供电检测单元和处理单元为现有的单元，在市场上有现有的产品出售。变频器、电机、注水泵和压力变送器的使用方法为现有的。

采用上述方案后，通过注水管网压力检测部件反馈一定压力值，PID调节器将现场压力转化为计算数值和现场设定数值进行对比，最终将调整数值传送给变频器，后者根据此值输出一定频率的交流电源至注水泵电机，拖动注水泵稳定运行，并输出与压力对应的注水流量，保证注水泵管网的压力与控制器的给定压力匹配，实现了变频调速恒压供水系统的闭环调节，不仅注水量精确，使油田注水系统安全稳定的运行，而且减少了操作者的劳动强度，降低生产能耗，降低了注水成本，实现了自动调频，降低了劳动强度和安全风险，为油田的后续开采提供了保障。

此外，在一个具体事例中，所述系统还包括：报警器，所述报警器连接所述PID控制器，所述PID控制器根据所述温度传感器监测的数值进行报警。

此外，在一个具体事例中，所述系统还包括：报警器，所述报警器连接所述PID控制器，所述PID控制器根据所述温度传感器监测的数值进行报警。

此外，在一个具体事例中，所述报警器包括第一报警器和第二报警器，所述第一报警器和所述第二报警器均连接所述PID控制器，

所述PID控制器根据获取的所述温度传感器监测的数值启动第一报警器或第二报警器。

此外，在一个具体事例中，所述PID控制器的型号为XSC6-PID控制器。

此外，在一个具体事例中，所述变频器的型号为XL-21变频器。

此外，在一个具体事例中，所述压力变送器的型号为YSH-131B压力变送器。

此外，在一个具体事例中，所述电源检测单元采用TMS32LF2407型号的DSP芯片。

此外，在一个具体事例中，所述系统还包括上调键和下调键，所述上调键和所述下调键均连接所述PID控制器；

所述PID控制器根据所述上调键开启时发送的信号控制所述变频器上调输出频率；

所述PID控制器根据所述下调键开启时发送的信号控制所述变频器下调输出频率。

具体的，所述PID控制器4根据所述下调键11开启时发送的信号控制所述变频器5下调输出频率，操作人员根据现场情况通过上调键10和下调键11对变频器进行控制，优选的，还包括显示模块，显示模块连接PID控制器，通过在显示模块上显示当前的具体情况，方便操作人员更加直观准确的进行操作，节省了操作人员的操作时间。

此外，在一个具体事例中，所述处理单元为MCU单片机，且为现有的处理单元，在市场上有现有产品。

此外，在一个具体事例中，所述备用供电单元为蓄电池。

此外，在一个具体事例中，所述导线外侧设有镀锌钢管，具有镀层均匀，附着力强，使用寿命长等优点，耐腐蚀能力强，能很好的保护内部导线，提高导线的使用寿命。

在一个具体事例中，所述供电单元包括太阳能电池板和蓄电池，所述太阳能电池板连接所述蓄电池，所述蓄电池分别为所述供电单元连接所述电源检测单元，所述电源检测单元连接所述处理单元，所述处理单元连接所述备用供电单元，所述处理单元用于在所述电源检测单元检测到所述供电单元出现故障时控制所述备用供电单元开启给所述PID控制器、所述变频器、所述电机、所述注水泵、所述压力变送器、所述第一液位计、所述第一压力计、所述第二压力计、所述水处理装置液位计、所述注水流量计、所述第三压力计、所述第四压力计、第一温度传感器和所述第二液位计供电，使用太阳能电池板供电，节省了电力资源，且技术成熟稳定，供电持续。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。