隨著工業(yè)化和信息化的不斷推進(jìn)，各行業(yè)的自動化控制水平逐步提高。石油開采，作為一個具有百年歷史的行業(yè)，也不例外的步入了自動化控制的道路。WEINVIEW觸摸屏在有桿泵采油機(jī)上開始嶄露頭角。

        With the pace of industrial control forward, all walks of life and gradually increase the level of automation and control, oil exploration, as a centuries-old industry is no exception into the automated control of the road. WEINVIEW touchscreen rod pump oil in the machine began to emerge.

Key word: WEINVIEW touchscreen Kowtow machine Oil Industry Automation and control

一．機(jī)械采油原理

      中國石油的開采歷史，已走過百年歷程。早期，石油開采油井很淺，用吊桶汲取。后來井深增加，采油方法逐漸復(fù)雜，分為自噴采油法和人工舉升采油法兩類，后者有氣舉采油法和泵抽采油法兩種。其中泵抽采油法，是通過在油井中下入抽油泵，把油藏中產(chǎn)出的液體泵送到地面的方法。

抽油機(jī)主要是把動力機(jī)(一般是電動機(jī))的圓周運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動，帶動抽油桿和泵。目前世界上大部分油井用機(jī)械采油法—有桿泵采油機(jī)，設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖所示：

圖1：采油機(jī)結(jié)構(gòu)圖

二．觸摸屏在采油機(jī)中的應(yīng)用

1.應(yīng)用概況

WEINVIEW觸摸屏在有桿泵采油機(jī)，俗稱“磕頭機(jī)”中的應(yīng)用，見下圖：

圖2：采油機(jī)

      在該項目中，WEINVIEW觸摸屏使用的型號為MT6100i，觸摸屏與PLC進(jìn)行通訊，PLC從變頻器中讀取轉(zhuǎn)速、電壓、電流、轉(zhuǎn)矩、輸出電能等參數(shù)，這些參數(shù)最終經(jīng)過PLC計算處理或者直接顯示在觸摸屏的主界面上。

設(shè)備以及配電箱內(nèi)部元器件如圖所示：

圖3  配電箱、永磁同步電機(jī)、變頻器

2.觸摸屏的界面

①設(shè)備的主頁面

      設(shè)備主界面顯示了變頻器的運(yùn)行狀態(tài)、電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、電機(jī)啟動開關(guān)、主頻率設(shè)定等信息。設(shè)備啟動時，只需要設(shè)定變頻器主頻，就可以點(diǎn)擊啟動按鈕，啟動采油機(jī)采油。主頻率設(shè)置一次后，頻率值會被觸摸屏記憶，并在下次設(shè)備啟動時，自動寫入到變頻器中，只需要觸控啟動按鈕，即可啟動設(shè)備。

圖4：觸摸屏界面

②系統(tǒng)重置界面

      系統(tǒng)重置界面需要密碼才能進(jìn)入，輸入正確的密碼后，會彈出參數(shù)設(shè)置窗口，包括系統(tǒng)時間重置、有效因數(shù)、額定扭矩。

      系統(tǒng)時間重置，在工程主界面上顯示的電能參數(shù)，是由變頻器內(nèi)【輸出電能】參數(shù)計算而來的，變頻器內(nèi)該參數(shù)是一個累計值，觸摸屏在時間重置后，取一次變頻器輸出電能參數(shù)，作為初始電能參數(shù)，接下來實(shí)時取得的輸出電能減去初始電能參數(shù)，得到設(shè)備的輸出電能。

圖5：系統(tǒng)重置界面

③報警記錄界面

      報警記錄界面使用的是【事件顯示元件】，查看曾經(jīng)發(fā)生或者正在發(fā)生的報警信息。目前工程正處于測試階段，報警登陸內(nèi)還沒有設(shè)置報警內(nèi)容信息，但工程師已經(jīng)對報警做了規(guī)劃，計劃將變頻器的報警字符串設(shè)置到觸摸屏的【事件登陸】報警信息內(nèi)。同時觸摸屏的畫面上增加【幫助】頁面，列舉出變頻器的報警字符串，所代表的可能發(fā)生的故障原因。

圖6 報警信息查詢

④即時/歷史曲線界面

      在工程內(nèi)建立了【資料取樣】，取樣變頻器輸出的電壓、電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速三個參數(shù)。這三個參數(shù)是由PLC讀取變頻器參數(shù)，而后由觸摸屏取樣PLC內(nèi)各個參數(shù)的值，由【趨勢圖】元件去顯示。

圖7  即時曲線和歷史曲線

⑤備份界面

      在工程內(nèi)建立的資料取樣記錄是存儲在HMI內(nèi)部的，利用【備份】元件，將觸摸屏內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)以及歷史事件信息，備份到U盤。

圖8 備份歷史數(shù)據(jù)

三．設(shè)備安全

1.防爆保護(hù)方面

      在磕頭機(jī)項目中，地理環(huán)境比較開闊，空氣流通好，而且磕頭機(jī)抽取出的油中含有較大比例的水，所以項目中的設(shè)備(如觸摸屏、低壓電氣元件、變頻器、電機(jī)等)都沒有使用防爆產(chǎn)品。

2.低溫保護(hù)方面

      目前設(shè)備正在測試運(yùn)行階段，夏季氣溫較高，在配電箱內(nèi)安裝了散熱風(fēng)扇。冬季北方地區(qū)溫度最低在零下30度左右，設(shè)備集成商后續(xù)會在配電箱內(nèi)加裝加熱器，來維持PLC、觸摸屏等設(shè)備的正常運(yùn)行。

四．設(shè)備特色

      與傳統(tǒng)異步電動機(jī)相比，該設(shè)備中，電機(jī)使用了永磁同步電機(jī)，具有節(jié)能省電、轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍寬、啟動電流小、運(yùn)行效率高等特點(diǎn)。與高效率永磁電機(jī)配合使用的是易用高效的WEINVIEW觸摸屏，兩者相得益彰。

1.維護(hù)方便：傳統(tǒng)設(shè)備的控制部分使用了較多的按鈕、指示燈等，硬件接線多。而使用觸摸屏之后，將PLC和觸摸屏結(jié)合，省卻了很多按鈕、開關(guān)、繼電器等硬元件，減少了硬件接線，消除了大量故障隱患點(diǎn)。安裝方便，易于維護(hù)；

2.直觀顯示：觸摸屏可以將整個系統(tǒng)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)集中顯示，方便觀察，自動記錄，智能直觀。如設(shè)備用電量顯示，摒棄了加裝電表的方式，而是采用讀變頻器輸出電量的參數(shù)方式計算，并在觸摸屏上顯示和存儲。同時，觸摸屏還可以編程記錄某一時間段內(nèi)的設(shè)備總耗能，利于相關(guān)部門統(tǒng)計設(shè)備、觀察。

五．總結(jié)

      觸摸屏在石油開采項目中的應(yīng)用正處在起步階段，大部分磕頭機(jī)控制部分都還是硬件電氣控制，WEINVIEW觸摸屏在該項目中的應(yīng)用，將會是一個新的起點(diǎn)，相信在不久的將來，WEINVIEW觸摸屏將會在石油開采行業(yè)中嶄露頭角，為石油行業(yè)發(fā)揮更大的作用。