油田物联网采油掺输智能控制装置的制作方法

本发明涉及油田，具体涉及油田物联网采油掺输智能控制装置。

背景技术：

1、油田物联网采油系统，为防止采集油管路冻堵，保证油田掺水管网中的阀组能够向下一级站点安全输送原油，需要提高管路中输送的油水混合物的温度。目前广泛采用的方式是，利用焊接在输油管侧壁上的一个和高温水管路连接的阀门，在阀组间内进行人工掺水。掺水时按照需要，人工手动调整阀门的开通量。但是由于气候温差变化，需要人工进行经常性的调节干预，且仍然存在着由于油井产出液量波动较大，造成掺水量时多时少，多时造成能量浪费，少时则造成管线冻堵。此外，这样的调整方式不但反应慢，而且给操作人员造成了巨大负担。并且出于对生产安全性的考虑，操作人员一般都将阀门的开度始终保持在最大而不轻易调整，这样就使原油输送时的掺水量始终偏大，到达联合站的原油温度过高。总之，这种原油掺水输送方式在油田原油输送现场反映出工作效率低、能耗高、管理困难以及维护难度大等缺陷，由此产生了不可避免的经济损失和安全隐患，这样的原油掺水输送技术已经难以满足现场生产的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供油田物联网采油掺输智能控制装置，在保证原油正常输送的前提下，实现多参数、高精度和高效率的控制。

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

3、油田物联网采油掺输智能控制装置，n个来油掺水回路，每个来油掺水回路皆包括来油管路、掺水管路；来油管路的一端连接采油井；来油管路的另一端连接油水分离橇，油水分离橇的出水口通过管路连接加热装置的进水口，加热装置的出水口连接掺水管路的一端；分离出来的水经过加热装置分别送入掺水管路的一端，掺水管路的另一端分别连接到采油井的掺输口，送回油井进行掺水采集；

4、来油管路上，从采油井至油水分离橇的方向上依次设有截断阀、来油压变传感器、温变传感器、止回阀；

5、掺水管路上，从加热装置到采油井的方向上依次设有流量控制装置、掺水压变传感器；

6、每个来油掺水回路中的掺水压变传感器、温变传感器、来油压变传感器连接该来油掺水回路中的流量控制装置，掺水压变传感器、温变传感器、来油压变传感器将采集到的信号发送给流量控制装置，流量控制装置输出指令执行流量调节工作。

7、每个来油掺水回路中的流量控制装置还与中控室连接，将工作数据发送给中控室进行存储和显示。

8、流量控制装置为智能电动调节阀，智能电动调节阀同时接收中控室的数据信号和掺水压变传感器、来油压变传感器、温变传感器的数据信号，进行比较后对智能电动调节阀进行流量控制调节。

9、作为一种优选技术方案，智能电动调节阀包括控制电路、电动阀门；电动阀门包括电机和阀门主体，电机与阀门主体连接，通过控制电机转动，从而控制阀门主体的开度；控制电路连接电机，发出控制电机工作的指令；

10、控制电路包括主控芯片、电源管理电路、电动机驱动电路；电源管理电路输入端连接外部电源，电源管理电路输出端连接主控芯片；电动机驱动电路连接电机动力线、外部电源、主控芯片；

11、主控芯片连接有温变传感器、来油压变传感器、掺水压变传感器；主控芯片将采集到的掺水压变传感器、来油压变传感器、温变传感器的数据信号进行比较后，对电机进行控制。

12、作为一种优选技术方案，控制电路还包括发电机发电电路、掉电检测电路；掉电检测电路与外部电源连接，检测是否存在外部电源；发电机发电电路与电机动力线连接；电机的转轴连接有手轮及阀门主体，手轮带动电机的转轴转动。

13、作为一种优选技术方案，发电机发电电路包括变压器l4，变压器l4的u脚、v脚、w脚分别连接电机的动力线，变压器l4的u_hign脚连接到二极管d10的负极、二极管d9的正极；变压器l4的v_hign脚连接到二极管d12的负极、二极管d11的正极；变压器l4的w_hign脚连接到二极管d14的负极、二极管d13的正极；二极管d10的正极、二极管d12的正极、二极管d14的正极相连并接地；二极管d9的负极、二极管d11的负极、二极管d13的负极相连并连接电阻r7的一端、电阻r9的一端、极性电容c22的正极、电容c26的一端、三端稳压器u7的vin脚、电阻r10的一端、电阻r12的一端、电阻r13的一端、极性电容c23的正极、电容c27的一端、芯片u10的1脚；

14、电阻r7的另一端连接稳压二极管d18的负极，稳压二极管d18的正极连接电阻r8的一端、三极管q2的基集，电阻r8的另一端连接三极管q2的发射极、三极管q3的发射极并接地；三极管q2的集电极连接三极管q3的基极、电阻r9的另一端；三极管q3的集电极连接极性电容c22的负极、电容c26的另一端、三端稳压器u7的gnd脚、电容c30的一端并接地；三端稳压器u7的vout脚连接电容c30的另一端、二极管d307的正极，二极管d15的负极输出5v电压给主控芯片；

15、电阻r10的另一端连接稳压二极管d19的负极，稳压二极管d19的正极连接电阻r11的一端、三极管q4的基极，三极管q4的发射极连接三极管q5的发射极、三极管q6的发射极并接地；三极管q4的集电极连接三极管q5的基极、电阻r12的另一端，三极管q5的集电极连接三极管q6的基极、电阻r13的另一端；三极管q6的集电极连接极性电容c23的负极、电容c27的另一端并接地；

16、芯片u10的2脚连接电感l3的一端、电阻r24的一端、电容c20的一端；电感l3的另一端连接二极管d16的正极、电阻r25的一端、极性电容c43的正极、电阻r26的一端；二极管d16的负极输出5v电压给主控芯片供电；

17、芯片u10的3脚连接电容c20的另一端；芯片u10的4脚连接电阻r24的另一端、电阻r25的另一端；芯片u10的5脚连接极性电容c42的负极、极性电池c43的负极、电阻r26的另一端并接地；芯片u10的6脚连接极性电容c42的正极、电感l2的一端；电感l2的另一端连接芯片u10的7脚。

18、作为一种优选技术方案，掉电检测电路包括电阻r5，电阻r5的一端连接外部电源，电阻r5的另一端连接稳压二极管d17的负极，稳压二极管d17的正极连接电阻r6的一端、三极管q15的基极，三极管q15的发射极连接电阻r6的另一端并接地；三极管q15的集电极连接到主控芯片u6的54脚，将掉电信号发送给主控芯片。

19、作为一种优选技术方案，电动机驱动电机通过mos管驱动芯片u1与主控芯片u6连接，电动机驱动电路包括电阻30,电阻r30的一端连接二极管d4的负极、mos驱动芯片u1的19脚；电阻r30的另一端连接二极管d4的正极、电容c4的一端、mos管q9的栅极；mos管q9的漏极连接mos管q12的漏极并接入24v外部电压；mos管q9的源极连接电容c4的另一端、mos管q8的漏极、电机动力线u脚；

20、电阻r33的一端连接mos管驱动芯片u1的11脚，电阻r33的另一端连接电容c5的一端、mos管q8的栅极，mos管q8的源极连接电容c5的另一端、电容c7的一端、mos管q10的源极、电阻r36的一端、电阻r37的一端、电阻r38的一端、电阻r39的一端、电容c9的一端、电阻r17的一端、mos管q13的源极；

21、mos管q11的栅极连接电阻r31的一端、二极管d5的正极、电容c6的一端；电阻r31的另一端连二极管d5的负极、mos管驱动芯片u1的16脚；mos管q11的源极连接电容c6的另一端、mos管q10的漏极、电机动力线v脚；

22、mos管q12的栅极连接电阻r32的一端、二极管d6的正极、电容c8的一端；电阻r32的另一端连二极管d6的负极、mos管驱动芯片u1的13脚；mos管q12的源极连接电容c8的另一端、mos管q13的漏极、电机动力线w脚；

23、mos管q10的栅极连接电容c7的另一端、电阻r34的一端，电阻r34的另一端连接mos管驱动芯片u1的10脚；

24、mos管q13的栅极连接电容c9的另一端、电阻r35的一端，电阻r35的另一端连接mos管驱动芯片u1的9脚；

25、电阻r36的另一端连接电阻r37的另一端、电阻r38的另一端、电阻r39的另一端、电容c40的一端、三极管q14的发射极、电容c41的一端并接地；电容c40的另一端连接电阻r17的另一端、三极管q14的基极；三极管q14的集电极连接电容c41的一端、电阻r40的一端、主控芯片u6的56脚；电阻r40的另一端接入3.3v电压。

26、作为一种优选技术方案，来油管路的另一端连接油水分离橇，油水分离橇的出水口通过管路连接加热装置的进水口，加热装置的出水口连接掺水管路的一端。

27、作为一种优选技术方案，其控制方法包括粗调阶段控制方法和精确补偿调节阶段控制方法；

28、粗调阶段控制方法如下所述：

29、中控室输出控制指令给智能电动调节阀，控制指令包括目标温度值和目标压力值；

30、智能电动调节阀实时采集掺水压变传感器、来油压变传感器和温变传感器采集的信号数据，并在粗调阶段根据控制指令，控制实际来油管路中介质温度和压力为中控室指定信号的正负15%；

31、精确补偿调节阶段控制方法如下所述：

32、智能电动调节阀计算出该分钟内相对目标温度值和目标压力值需要补偿的掺输流量，进行流量调节。

33、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

34、本发明中，通过设有智能电动调节阀，实现目标在于根据中控室给定的信号与来油压变传感器、掺水压变传感器、温变传感器返馈的信号进行比较后实时调节阀门开度，实现采油井来路中介质的恒定温度和压力。由智能电动调节阀本身实现控制及数据对比，响应速度更快，高效率控制。

35、本发明在使用时，由中控室下达所需要的采油井来油管路中介质的温度、压力指令给智能电动调节阀，智能电动调节阀按该指令要求开启后开始参输（伴输）作业，采油井来油管路中的压变传感器、温变传感器提供相应的返馈信号并传输到中控室和智能电动调节阀，智能电动调节阀按该信号与中控室指令信号对比后自动进行启闭调节动作，直到两者信号一致，达到恒定温度和压力控制的目标。