一种射流泵井的注水压力自动控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及测试设备领域，特别涉及一种射流泵井的注水压力自动控制系统。


背景技术：

2.排采是煤层气开发利用的关键性重要环节，也是目前最薄弱的技术环节之一。国内煤层气排采通常沿用常规油气开采的管式泵、螺杆泵、电潜泵等技术，但现场实践表明，这些技术在应用中易于发生杆管偏磨、卡泵等问题，造成煤层气井需要频繁进行油管／抽油杆、检泵、换泵等修井作业方能恢复正常生产，严重影响煤层气井的正常生产，且设备使用寿命较低。
3.为了解决以上问题，将射流泵采气技术引入煤层气排采中，通过开展煤层气射流泵采气技术研究，旨在解决管式泵、螺杆泵、电潜泵等常规技术易于发生管杆偏磨、卡泵等难题，以确保煤层气井生产的连续性和产气效果。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种射流泵井的注水压力自动控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种射流泵井的注水压力自动控制系统，包括柜体，所述柜体的下端内部设置有制动电阻，柜体的上端内壁并排设置有用于接插板的多功能插座和对柜体内部电路进行保护的2p空开，所述柜体的内部设置有4p空开，柜体上设置有控制柜后门与控制柜前门，控制柜后门上设置有触摸屏，所述柜体内壁固定设置有供2p空开、4p空开滑动并固定的导轨，柜体的上端设置有控制柜体顶，所述控制柜体顶中设置有水腔，所述水腔的中部设置有扇叶，所述控制柜体顶的上表面设置有多组连通水腔内外的滤孔，所述滤孔呈向左旋转九十度的z字形结构，所述控制柜体顶的外围设置有连通水腔内外的导气孔。
6.优选的，所述柜体的内部还设置有用于调整柜体内部输出增压泵电机电源的电压和频率的变频器。
7.优选的，所述柜体中设置有用于线缆走线的线槽。
8.优选的，所述柜体的下端为固定底板，柜体中设置有在导轨上滑动的接线端子。
9.所述柜体中还设置有工业级电源转换模块、数据采集模块、漏电保护、485隔离模块、无线模块dtu，所述漏电保护固定在柜体的内壁上。
10.装置中，制动电阻用于变频器控制电机快速停车的机械系统中，帮助电机将其因快速停车所产生的再生电能转化为热能，柜体内的工业级电源转换模块用于将220v电源转化为24v电源，用于后续的数据采集模块以及高压注水压力变送器的供电，柜体内数据采集模块完成高压注水压力、变频器频率等数据的采集，进行智能分析，通过合理的算法实现高压注水压力的稳定输出以及与数字化监控中心的通讯，是整个控制柜的核心，柜体内漏电
保护是用来防止电气事故或防止由漏电引起或在和设备烧毁事故，柜体内多功能插座可方便接插板，用于现场调试或手机充电等，柜体内2p空开为220v电源空开，可对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护，柜体内的触摸屏能够实时显示当前注水压力、目表压力的设置、变频器相关参数的查看等，柜体内导轨用于固定接线端子、空开等物件，柜体内485隔离模块用于隔离变频器485信号带来的干扰，柜体内无线模块dtu用于现场控制柜与监控中心计算机的远程通信，柜体内线槽用于柜体内部线缆的走线，使线缆更规整，柜体内变频器用于调整输出增压泵电机电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，实现调频并实现稳定注水压力的目的，另外，该变频器还有很多保护功能，如过流、过压、过载保护等，控制柜后门方便触摸屏的查看，柜体内4p空开为380v电源空开，可对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护，控制柜前门为控制柜体的主门，控制柜体顶采用了防雨设计，柜体内固定底板用于固定数据采集模块、电源、dtu等物件，柜体内接线端子用于用于24v电源、变频器485信号、高压注水压力485信号的接入；而装置中工业级电源转换模块、数据采集模块、485隔离模块、无线模块dtu等均为成熟的现有技术，在此不做赘述，具体的，变频控制柜中的数据采集模块与高压注水压力变送器、变频器采用rs485连接，采集注水压力测试数据、变频器频率值，同时控制柜可以通过触摸屏显示高压注水压力值及变频器数据。采集的压力值变频器数据也可以打包通过无线模块dtu经过网络发送到监控中心计算机上。
11.监控中心计算机也可通过远程上位机软件平台对高压注水压力目标调节值、变频器步进值进行设置，也可以远程获取到相关数据，并远程发出变频指令改变地面增压泵的频率，测试人员无须到达现场操作，测试无须耗费人力物力和时间，即可实现对地注水压力值、地面增压泵频率等参数的测试。同时，为了方便人为现场更改地面增压泵频率，可通过控制柜中触摸屏与数据采集模块进行通讯，进一步控制地面增压泵频率，达到稳定注水压力的目的。
12.射流泵井的注水压力自动控制系统目的：通过实时获取高压注水压力值，与目标压力值进行对比，进一步通过变频控制柜调节变频器频率，达到稳定输出注水压力的目的，实现自动化调节。
13.射流泵井的注水压力自动控制系统原理：注水压力大小的改变是通过调节地面增压泵的频率实现，频率越大注水压力值越大，系统工作时，如果需要调节注水压力值，则由监控中心计算机专用软件远程给变频控制柜发出需要设定的注水压力目标值和变频器频率调节的步进量，此时变频控制柜内部的数据采集模块会先采集出当前注水压力值，通过采集出的压力值与设定的注水压力目标值进行比对，如果当前注水压力值与设定的注水压力目标值不否，则数据采集模块便发出相应的指令来改变变频器的输出频率，依此来稳定注水压力大小。
14.其中：变频控制柜——完成高压注水压力、变频器频率等数据的采集，进行智能分析，通过合理的算法实现注水压力的稳压控制等功能，以及与数字化监控中心的通讯；高压注水压力变送器——完成注水压力的测量；地面增压泵——给注水提供动力；触摸屏——触摸屏，现场显示控制器采集的数据，以及抽油机频率修改、启停控制；并且存储至少一个月的实时数据、生产日志及报表。
15.监控中心计算机——安装有专用上位机软件，可通过该软件读取或写入需要调节
的注水目标压力值、获取地面增压泵当前频率值等数据，并能够对相关的数据进行分析和处理，使控制器发出变频指令改变增压泵频率。
16.优选的，所述导气孔呈弧形通道结构，导气孔的两端开口朝向控制柜体顶的下方。
17.本实施例中，传动单元工作带动扇叶转动，从滤孔处出风散热，起到一定的散热目的，在外部存在雨水时，雨水从滤孔处进入水腔中收集，使得控制柜体顶保持较低的温度，提高其散热的目的，且滤孔的z字形设计，使得雨水始终停留一部分在滤孔的中部，使得水腔中产生的风通过导气孔排出，而导气孔呈弧形通道结构，导气孔的两端开口朝向控制柜体顶的下方，此时，导气孔处的出风会在柜体的上方外围形成一个包围式的保护，利用风力带动雨水朝向远离柜体的方向移动，且吹风的同时对柜体周围进行散热，控制柜体顶下端设置有出水阀。
18.优选的，所述扇叶的中部固定在转轴上，转轴的端部传动连接有传动单元，所述传动单元的外部设置有固定焊接在水腔底部的防水壳。
19.由于滤孔的结构设计，外部的杂质等也会经过滤孔停留在滤孔的中部，不易排入水腔中。
20.优选的，所述水腔的内壁上设置有向水腔中充气加压的加压单元，加压单元的一端连通控制柜体顶的外部，所述导气孔连通水腔的位置设置有棉垫，所述棉垫呈三角块状结构设置于水腔的上端拐角处，棉垫的表面固定设置有橡胶皮，橡胶皮的长度小于棉垫斜面的长度。
21.装置中，传动单元可使用电机等装置，加压单元可使用高压泵等装置，当加压单元启动时，将高压气体输入进滤孔中，而滤孔中部被雨水和杂质堵塞，气体会首先作用于橡胶皮压缩棉垫，使得橡胶皮将导气孔开口堵住，此时，加压单元继续向滤孔中输入高压气体，高压气体会推动堵塞在滤孔中的杂质排出，起到自动清堵的目的。
22.本实用新型的技术效果和优点：
23.1、本实用新型的一种射流泵井的注水压力自动控制系统，包括柜体，所述柜体的下端内部设置有制动电阻，柜体的上端内壁并排设置有用于接插板的多功能插座和对柜体内部电路进行保护的2p空开，所述柜体的内部设置有4p空开，监控中心计算机也可通过远程上位机软件平台对高压注水压力目标调节值、变频器步进值进行设置，也可以远程获取到相关数据，并远程发出变频指令改变地面增压泵的频率，测试人员无须到达现场操作，测试无须耗费人力物力和时间，即可实现对地注水压力值、地面增压泵频率等参数的测试。同时，为了方便人为现场更改地面增压泵频率，可通过控制柜中触摸屏与数据采集模块进行通讯，进一步控制地面增压泵频率，达到稳定注水压力的目的；
24.2、本实用新型的一种射流泵井的注水压力自动控制系统，传动单元工作带动扇叶转动，从滤孔处出风散热，起到一定的散热目的，在外部存在雨水时，雨水从滤孔处进入水腔中收集，使得控制柜体顶保持较低的温度，提高其散热的目的，且滤孔的z字形设计，使得雨水始终停留一部分在滤孔的中部，使得水腔中产生的风通过导气孔排出，而导气孔呈弧形通道结构，导气孔的两端开口朝向控制柜体顶的下方，此时，导气孔处的出风会在柜体的上方外围形成一个包围式的保护，利用风力带动雨水朝向远离柜体的方向移动，且吹风的同时对柜体周围进行散热，控制柜体顶下端设置有出水阀；
25.3、本实用新型的一种射流泵井的注水压力自动控制系统，当加压单元启动时，将
高压气体输入进滤孔中，而滤孔中部被雨水和杂质堵塞，气体会首先作用于橡胶皮压缩棉垫，使得橡胶皮将导气孔开口堵住，此时，加压单元继续向滤孔中输入高压气体，高压气体会推动堵塞在滤孔中的杂质排出，起到自动清堵的目的。
附图说明
26.图1为本实用新型结构示意图；图2为本实用新型内部结构示意图；图3为本实用新型控制柜体顶结构示意图；图4为本实用新型图3中a处结构放大示意图；图5为本实用新型导气孔封闭时的结构示意图；图6为本实用新型控制系统的结构框图。图中：1、制动电阻；2、工业级电源转换模块；3、数据采集模块；4、漏电保护；5、多功能插座；6、2p空开；7、触摸屏；8、导轨；9、485隔离模块；10、无线模块dtu；11、线槽；12、变频器；13、控制柜后门；14、4p空开；15、控制柜前门；16、控制柜体顶；17、固定底板；18、接线端子；19、出水阀；20、导气孔；21、扇叶；22、传动单元；23、防水壳；24、滤孔；25、棉垫；26、橡胶皮；27、加压单元。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.本实用新型提供了如图1
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6所示的一种射流泵井的注水压力自动控制系统，包括柜体，柜体的下端内部设置有制动电阻1，柜体的上端内壁并排设置有用于接插板的多功能插座5和对柜体内部电路进行保护的2p空开6，柜体的内部设置有4p空开14，柜体上设置有控制柜后门13与控制柜前门15，控制柜后门13上设置有触摸屏7，柜体内壁固定设置有供2p空开6、4p空开14滑动并固定的导轨8，柜体的上端设置有控制柜体顶16，控制柜体顶16中设置有水腔28，水腔28的中部设置有扇叶21，控制柜体顶16的上表面设置有多组连通水腔28内外的滤孔24，滤孔24呈向左旋转九十度的z字形结构，控制柜体顶16的外围设置有连通水腔28内外的导气孔20。
29.柜体的内部还设置有用于调整柜体内部输出增压泵电机电源的电压和频率的变频器12。
30.柜体中设置有用于线缆走线的线槽11。
31.柜体的下端为固定底板17，柜体中设置有在导轨8上滑动的接线端子18。
32.柜体中还设置有工业级电源转换模块2、数据采集模块3、漏电保护4、485隔离模块9、无线模块dtu10，漏电保护4固定在柜体的内壁上。
33.装置中，制动电阻1用于变频器控制电机快速停车的机械系统中，帮助电机将其因快速停车所产生的再生电能转化为热能，柜体内的工业级电源转换模块2用于将220v电源转化为24v电源，用于后续的数据采集模块以及高压注水压力变送器的供电，柜体内数据采集模块3完成高压注水压力、变频器频率等数据的采集，进行智能分析，通过合理的算法实现高压注水压力的稳定输出以及与数字化监控中心的通讯，是整个控制柜的核心，柜体内漏电保护4是用来防止电气事故或防止由漏电引起或在和设备烧毁事故，柜体内多功能插座5可方便接插板，用于现场调试或手机充电等，柜体内2p空开6为220v电源空开，可对电路
或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护，柜体内的触摸屏7能够实时显示当前注水压力、目表压力的设置、变频器相关参数的查看等，柜体内导轨8用于固定接线端子、空开等物件，柜体内485隔离模块9用于隔离变频器485信号带来的干扰，柜体内无线模块dtu10用于现场控制柜与监控中心计算机的远程通信，柜体内线槽11用于柜体内部线缆的走线，使线缆更规整，柜体内变频器12用于调整输出增压泵电机电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，实现调频并实现稳定注水压力的目的，另外，该变频器还有很多保护功能，如过流、过压、过载保护等，控制柜后门13方便触摸屏7的查看，柜体内4p空开14为380v电源空开，可对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护，控制柜前门15为控制柜体的主门，控制柜体顶16采用了防雨设计，柜体内固定底板17用于固定数据采集模块、电源、dtu等物件，柜体内接线端子18用于用于24v电源、变频器485信号、高压注水压力485信号的接入；
34.而装置中工业级电源转换模块2、数据采集模块3、485隔离模块9、无线模块dtu10等均为成熟的现有技术，在此不做赘述，具体的，变频控制柜中的数据采集模块与高压注水压力变送器、变频器采用rs485连接，采集注水压力测试数据、变频器频率值，同时控制柜可以通过触摸屏显示高压注水压力值及变频器数据。采集的压力值变频器数据也可以打包通过无线模块dtu经过网络发送到监控中心计算机上。
35.监控中心计算机也可通过远程上位机软件平台对高压注水压力目标调节值、变频器步进值进行设置，也可以远程获取到相关数据，并远程发出变频指令改变地面增压泵的频率，测试人员无须到达现场操作，测试无须耗费人力物力和时间，即可实现对地注水压力值、地面增压泵频率等参数的测试。同时，为了方便人为现场更改地面增压泵频率，可通过控制柜中触摸屏与数据采集模块进行通讯，进一步控制地面增压泵频率，达到稳定注水压力的目的。
36.射流泵井的注水压力自动控制系统目的：通过实时获取高压注水压力值，与目标压力值进行对比，进一步通过变频控制柜调节变频器频率，达到稳定输出注水压力的目的，实现自动化调节。
37.射流泵井的注水压力自动控制系统原理：注水压力大小的改变是通过调节地面增压泵的频率实现，频率越大注水压力值越大，系统工作时，如果需要调节注水压力值，则由监控中心计算机专用软件远程给变频控制柜发出需要设定的注水压力目标值和变频器频率调节的步进量，此时变频控制柜内部的数据采集模块会先采集出当前注水压力值，通过采集出的压力值与设定的注水压力目标值进行比对，如果当前注水压力值与设定的注水压力目标值不否，则数据采集模块便发出相应的指令来改变变频器的输出频率，依此来稳定注水压力大小。
38.其中：变频控制柜——完成高压注水压力、变频器频率等数据的采集，进行智能分析，通过合理的算法实现注水压力的稳压控制等功能，以及与数字化监控中心的通讯；
39.高压注水压力变送器——完成注水压力的测量；地面增压泵——给注水提供动力；触摸屏——触摸屏，现场显示控制器采集的数据，以及抽油机频率修改、启停控制；并且存储至少一个月的实时数据、生产日志及报表。
40.监控中心计算机——安装有专用上位机软件，可通过该软件读取或写入需要调节的注水目标压力值、获取地面增压泵当前频率值等数据，并能够对相关的数据进行分析和
处理，使控制器发出变频指令改变增压泵频率。
41.导气孔20呈弧形通道结构，导气孔20的两端开口朝向控制柜体顶16的下方。
42.本实施例中，传动单元22工作带动扇叶21转动，从滤孔24处出风散热，起到一定的散热目的，在外部存在雨水时，雨水从滤孔24处进入水腔28中收集，使得控制柜体顶16保持较低的温度，提高其散热的目的，且滤孔24的z字形设计，使得雨水始终停留一部分在滤孔24的中部，使得水腔28中产生的风通过导气孔20排出，而导气孔20呈弧形通道结构，导气孔20的两端开口朝向控制柜体顶16的下方，此时，导气孔20处的出风会在柜体的上方外围形成一个包围式的保护，利用风力带动雨水朝向远离柜体的方向移动，且吹风的同时对柜体周围进行散热，控制柜体顶16下端设置有出水阀19。
43.扇叶21的中部固定在转轴上，转轴的端部传动连接有传动单元22，传动单元22的外部设置有固定焊接在水腔28底部的防水壳23。
44.由于滤孔24的结构设计，外部的杂质等也会经过滤孔24停留在滤孔24的中部，不易排入水腔28中。
45.水腔28的内壁上设置有向水腔28中充气加压的加压单元27，加压单元27的一端连通控制柜体顶16的外部，导气孔20连通水腔28的位置设置有棉垫25，棉垫25呈三角块状结构设置于水腔28的上端拐角处，棉垫25的表面固定设置有橡胶皮26，橡胶皮26的长度小于棉垫25斜面的长度。
46.装置中，传动单元22可使用电机等装置，加压单元27可使用高压泵等装置，当加压单元27启动时，将高压气体输入进滤孔24中，而滤孔24中部被雨水和杂质堵塞，气体会首先作用于橡胶皮26压缩棉垫25，使得橡胶皮26将导气孔20开口堵住，此时，加压单元27继续向滤孔24中输入高压气体，高压气体会推动堵塞在滤孔24中的杂质排出，起到自动清堵的目的。