一、概述
數字化抽油機智能控制裝置是為配合新型數字化抽油機而研發的產品。本裝置即可配套新型數字化抽油機，也可用于老式抽油機的數字化改造。
本裝置是根據數字化油田建設要求，以實現低成本開發上產的整體目標而開發的，具有結構簡單、可靠性高、自動優化調整平衡和沖次等特點，能夠進行遠程數據傳輸、控制及井場視頻監控，與油田數字化平臺融合性好；符合各油田對抽油機低成本運行、低費用維護的要求，達到節能降耗、減員增效的目的。
二、主要功能
1、井口參數（壓力、溫度等）、電參數、示功圖、平衡度等數據采集和遠程傳輸；
2、接收上位機指令實現抽油機遠程啟停，啟動前語音提示；
3、平衡度的自動測量及調整，可調整到更佳的平衡狀況，降低峰值電流，起到保護減速機、減少機械沖擊和節能的目的；
4、更佳工作沖次的自動判定及調整，實時顯示抽油機的沖次，可現場手動或遠程手動無極調節沖次（采用變頻調速原理），也可由上位機根據功圖等數據確定更佳沖次，在保證產液量的情況下，沖次調整到更佳狀態，達到更佳節能效果，同時減少設備磨損；
5、實現軟啟動，降低啟動慣性載荷，減少機械沖擊，結合更佳平衡判定及調節技術，降低電機裝機容量，降低井場電網容量；
6、井場視頻監控，實時了解井場（特別是邊遠井）的井場狀況，杜絕原油及設備被盜現象，結合遠程啟停功能，降低管理費用；
7、結合上位機后臺軟件，定時保存油井各項數據，供油田各部門實時調用、資源共享，提高辦事效率，降低管理費用；
8、后臺軟件采用地圖界面實時顯示現場油井狀況，并提供各種數據報表，為生產管理提供決策依據。
三、主要優點
1、提供油井數字化管理手段，提升油井數字化管理水平，提高辦事效率，降低管理費用；
2、自動調節平衡、自動調節沖次，節能降耗；
3、減少設備維護工作量，降低工人勞動強度，延長設備使用壽命；
4、為今后數字化油田建設提供可靠的硬件及軟件設施。
四、型號說明
YSCSK—XX—XX/XX
輸入電壓：1140V/缺省380V
油井電機額定功率：5.5~45KW
變頻器代號：匯川—HC、英威騰—YT、寶德—BD
控制柜代號：YSCSK
五、主要技術參數
額定工作電壓：AC380V±15%；
電壓頻率：50Hz±10%；
變頻運行頻率：20~50 Hz；
海拔高度：≤2000m；
運行溫度：-30℃~+50℃；
相對濕度：≤90%，無凝露；
防護等級：IP45；
六、功能及特點
1. 功能強大，接口豐富，使井場的系統配置更加簡化；
2. 具有計算分析平衡度并自動調整的功能；
3. 具有常見變頻器連接接口，可通過操作變頻器實現沖次調整；
4. 對采集的功圖數據進行分析，找到抽油機更佳工作沖次并執行相關操作；
5. 載荷、位移及電參數的實時采集與遠程傳輸，實現遠程監控；
6. 嵌入式軟件結構，可靠性高，版本升級方便；
7. 符合《Q/SY CQ3399-2009彎梁變矩抽油機 》的相關條款；
8. 符合《長慶油田Q/SY CQ3356—2009標準》的相關條款；
9. RTU驅動程序符合“長慶油田數字化標準站控平臺"和“油氣院功圖計量軟件"的規定；
七、結構和電路原理
1、總體結構
柜體前部結構 柜體前室內部結構
A前室內安裝各種電器元件，前室內安裝的變頻器采用背后式散熱，散熱片通過安裝板開孔伸入后室，確保熱風不進入前室；后室內還安裝有制動電阻，柜體后門沖有散熱用百葉窗，后門內覆不銹鋼網，防止異物進入，后門采用采用螺栓固定，便于檢修維護。
控制柜前室分上下兩層設計，上層為RTU控制系統，下層為工頻和變頻控制回路及接線端子，上下兩層有各自獨立的前門，下室前門上安裝有小門，小門內安裝操作面板，可供操作人員在不打開前門的前提下，操作控制，有效避免安全事故。
上層內安裝有無線通訊模塊、RTU、電參采集模塊及開關電源。
下層為繼電器、接觸器、斷路器、變頻器、電流互感器、電機保護器和接線端子。
注：如用戶有要求，可按用戶要求的尺寸和結構設計加工柜體。
2、各部分電路
① 變頻器
控制柜內變頻器規格型號按用戶要求配置，采用恒轉矩變頻器；變頻器運行指令采用外部端子控制方式，頻率指令采用RS485通訊指令和外部模擬量端子兩種控制方式，自動頻率調速（遠程調速）由RS485通訊指令（RTU）控制，手動調速由外部模擬量端子（電位器）控制；變頻器外接制動電阻。
變頻器主要技術參數：
額定工作電壓：AC380V±15%；
輸出頻率：20~50 Hz；
過載能力：150% 1min，180% 20s；
制動單元：內置（15kW及以下），外置（15kW以上）；
通訊接口：RS485/Modbus-RTU；
注：變頻參數設置及操作詳見配套變頻器操作手冊。
注意！本控制柜內有變頻器及制動電阻，變頻器通過降低頻率實現沖次無級調節，非專業人員請勿隨意調整變頻器參數。安裝調整時請勿打開配電柜背板，防止制動電阻燙傷。
②控制器
數字化抽油機控制器由RTU、電參采集模塊、通訊模塊、顯示模塊、喇叭、電流互感器組成；RTU通過外接載荷、位移傳感器測量功圖，經內部特殊算法，可實現自動調沖；RTU通過實時檢測電機電流，計算平衡度，可實現自動調節平衡；RTU通過通訊接口，實現與電參采集模塊通訊，獲取實時電參數據；RTU通過通訊模塊與上位機的實時通訊，實現遠程監控；RTU通過通訊接口與顯示模塊通訊，提供沖次和平衡度的數據顯示。
RTU主要技術參數：
工作電壓：24VDC±5%；
處理器：32位嵌入式CPU，72MHz主頻；
A/D分辨率：12位、精度0.1%FS；
編程語言：C語言；
端口數量：4路DI，6路DO，6路AI，1路語音，4路通訊；
電參模塊主要技術參數：
工作電壓：24VDC±5%；
電壓量程：0~450VAC（線電壓）；
電流量程：0~100A（外接電流互感器）；
數據采集：16位A/D轉換，6通道，采樣頻率4kHz；
測量精度：0.5級；
通訊協議：Modbus-RTU；
3、2462操作面板
分三排擺放，見下圖
排：工頻/變頻、啟動、停止、故障復位；
第二排：沖次調節（手動、自動、鎖定）、沖次手動調節、沖次顯示；
第三排：平衡調節（手動、自動、鎖定）、平衡手動調節、平衡度顯示；
4、出線端子
L1 | L2 | L3 | N | U1 | V1 | W1 | PE | U2 | V2 | W2 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
抽油機控制柜進線 | 抽油機主電機出線 | 調平衡電機出線 | 限位開關接口 | 外部啟停模塊接口 |
連接電纜都需要經過機柜底部的過線孔，穿線時請勿將電纜外層膠圈去掉。過線孔的孔位如圖所示。
注意！接線時一 定要確保線鼻子與接線端子*接觸，并且端子固定螺絲旋緊。若存在松動，則柜體在通電時端子處會出現打火現象，這樣有可能會造成元器件的損壞。
八、控制柜安裝檢查及調試
1、系統安裝完畢后應進行安全性檢查。
① 檢查柜體進線、主電機出線和平衡電機出線等柜體端子接線有無松動，柜內元件及導線連接端子有無松動；
② 用萬用表測量進線電壓是否滿足AC380V±15%的要求；
③ 將‘沖次調節’、‘平衡調節’轉換開關放置到手動狀態，手動沖次調節電位器放置更小位置；
④ 閉合柜內斷路器：
2、相序檢查,為保證抽油機在變頻/工頻狀態下的運轉方向正確，必須要進行相序檢查。
3、變頻正轉、工頻反轉
① 在工頻狀態下啟動抽油機，觀察抽油機的轉動方向；
② 切換至變頻狀態下啟動抽油機，觀察抽油機的轉動方向；
③ 若工頻狀態下抽油機反轉，變頻狀態下正轉，則需要將控制柜的進線（L1、L2、L3）中的任意兩相交換；
④ 交換后再次測試。
4、變頻反轉、工頻正轉
① 在工頻狀態下啟動抽油機，觀察抽油機的轉動方向；
② 切換至變頻狀態下啟動抽油機，觀察抽油機的轉動方向；
③ 若工頻狀態下抽油機正轉，變頻狀態下抽油機反轉，則需要將控制柜的進線（L1、L2、L3）中的任意兩相交換，還需要將主電機出線（U2、V2、W2）中的任意兩相交換；
④ 交換后再次測試。
5、調平衡電機相序檢查，若平衡電機反轉。
① 手動平衡旋鈕轉向‘前’，尾部配重向遠離驢頭方向運行；
② 手動平衡旋鈕轉向‘后’，尾部配重向驢頭方向運行；
③ 將調平衡電機出線的U2、V2、W2任意兩相進行交換。
九、控制柜操作
1、工頻的啟動/停止操作
① 松開抽油機剎把；
② 將‘工頻/變頻’旋鈕旋轉至‘工頻’；
③ 按下‘啟動’按鈕，抽油機運行；
④ 當需要停機時，按下‘停止’按鈕；
⑤ 拉緊抽油機剎把。
2、變頻的啟動/停止操作
① 松開抽油機剎把；
② 將‘工頻/變頻’旋鈕旋轉至‘變頻’；
③ 旋轉‘沖次調節’旋鈕，選擇沖次調節方式（自動/手動）；
④ 按下‘啟動’按鈕，抽油機運行 ；
（a）若沖次調節為‘自動’，則沖次由RTU給定，手動沖次調節旋鈕無效；
（b）若沖次調節為‘手動’，則旋轉‘手動沖次調節旋鈕’調節沖次；
⑤ 當需要停機時，按下‘停止’按鈕；
⑥ 拉緊抽油機剎把。
3、沖次調節
① 沖次的手動調節
將‘沖次調節’旋鈕轉至‘手動’；在變頻狀態下啟動系統；旋轉前面板中的‘手動沖次調節’旋鈕，從左至右速度逐漸增大；待抽油機運行若干周期后，觀察顯示模塊中的沖次數，根據該數據再次轉動旋鈕調整沖次，直至達到所需沖次即可停止。
② 沖次的自動調節
將‘沖次調節’旋鈕轉至‘自動’；在變頻狀態下啟動系統；RTU將根據沖次優化算法自動計算出更優的沖次。
4、平衡調節
(1)手動平衡調節：
(a)將‘平衡調節’旋鈕旋轉至‘手動’；
(b)轉動‘手動平衡調節’旋鈕
（欠平衡時的調節：尾掛向后調節）
（過平衡時的調節：尾掛向前調節）
(2)自動平衡調節：
(a)將‘平衡調節’旋鈕旋轉至‘自動’；
(b)平衡由RTU進行控制，手動平衡調節旋鈕無效。根據每口井采集上來的電流功圖進行計算，算出當前平衡度，如果算出來的平衡度超出或低于平衡度閾值，則平衡電機啟動（每次調整步長為60s），直到平衡，平衡電機將不做調整。
5、沖次及平衡度的顯示
在系統上電并運行若干周期后，顯示模塊即可顯示出抽油機當前的沖次和平衡度。平衡度顯示是將算出來的平衡度除以100，取小數點后一位(不進行四舍五入)，由于顯示的數字是根據采集的功圖計算的， RTU剛上電時不會正確顯示沖次和平衡度，所以每采完一次功圖顯示的數字才有變化。
上層顯示：抽油機當前沖次
如需要進行手動沖次調節，操作人員可依據當前沖次顯示值進行調節。
下層顯示：抽油機當前平衡度
如需要進行手動平衡調節，操作人員可依據當前平衡度顯示值進行調節。
十、控制柜的日常維護
1、注意事項
① 維護人員必須熟悉控制柜的基本操作及原理。
② 維護人員應具有電工操作基本知識。
③ 維護之前必須斷開控制柜的總電源。
④ 斷電后等待5～10分鐘，方可進行維護。
⑤ 工作中突然停機，應查明原因后，方可再次啟動抽油機。
⑥ 嚴禁隨意更改柜內接線。
2、運行狀態維護
對于連續運行的控制柜，可以從外部目視檢查運行狀態。定期對變頻器進行巡視檢查，檢查變頻器運行時是否有異常現象。通常應作如下檢查：
① 觀察柜內元件是否有異響；
② 變頻器在顯示面板上顯示的輸出電流、電壓、頻率等各種數據是否正確；
③ 顯示面板上顯示的字符是否清楚，是否缺少字符；
④ 用測溫儀器檢測變頻器是否過熱，是否有異味；
⑤ 變頻器風扇運轉是否正常，有無異常，散熱風道是否通暢；
⑥ 變頻器運行
