全文摘要
本实用新型涉及的是注水变频电机的检测与保护装置，它包括注水电机、变频器、微控制器、模拟信号检测电路、存储和实时时钟电路、通信电路、人机交互电路、报警电路，变频器连接注水电机；模拟信号检测电路由电流信号采样电路、变频电机温度检测电路、注水管网水压采集和调理电路组成，电流信号采样电路的霍尔传感器穿心串联在注水电机三相的输入端，变频电机温度检测电路中的温度传感器设置在注水电机上，注水管网水压采集和调理电路中的水压传感器设置在注水管网中；电流信号采样电路、变频电机温度检测电路、注水管网水压采集和调理电路均与微控制器连接，变频器与微控制器通过通信电路连接。本实用新型可确保注水系统运行安全及节能降耗。
主设计要求
1.一种注水变频电机的检测与保护装置，其特征在于：这种注水变频电机的检测与保护装置包括注水电机、变频器、微控制器PIC16F877A、模拟信号检测电路、存储和实时时钟电路、通信电路、人机交互电路、报警电路，变频器连接注水电机；模拟信号检测电路由电流信号采样电路、变频电机温度检测电路、注水管网水压采集和调理电路组成，电流信号采样电路具有霍尔传感器，霍尔传感器穿心串联在注水电机三相的输入端，变频电机温度检测电路中的温度传感器设置在注水电机上，注水管网水压采集和调理电路中的水压传感器设置在注水管网中；电流信号采样电路、变频电机温度检测电路、注水管网水压采集和调理电路均与微控制器PIC16F877A连接，变频器与微控制器PIC16F877A通过通信电路连接，存储和实时时钟电路、人机交互电路、报警电路均与微控制器PIC16F877A连接；人机交互电路包括键盘电路、液晶显示电路和故障报警电路。
设计方案
1.一种注水变频电机的检测与保护装置，其特征在于：这种注水变频电机的检测与保护装置包括注水电机、变频器、微控制器PIC16F877A、模拟信号检测电路、存储和实时时钟电路、通信电路、人机交互电路、报警电路，变频器连接注水电机；模拟信号检测电路由电流信号采样电路、变频电机温度检测电路、注水管网水压采集和调理电路组成，电流信号采样电路具有霍尔传感器，霍尔传感器穿心串联在注水电机三相的输入端，变频电机温度检测电路中的温度传感器设置在注水电机上，注水管网水压采集和调理电路中的水压传感器设置在注水管网中；电流信号采样电路、变频电机温度检测电路、注水管网水压采集和调理电路均与微控制器PIC16F877A连接，变频器与微控制器PIC16F877A通过通信电路连接，存储和实时时钟电路、人机交互电路、报警电路均与微控制器PIC16F877A连接；人机交互电路包括键盘电路、液晶显示电路和故障报警电路。
2.根据权利要求1所述的注水变频电机的检测与保护装置，其特征在于：所述的电流信号采样电路的构成为：霍尔传感器穿心串联在注水电机三相的输入端，霍尔传感器连接电压跟随电路，电压跟随电路连接低通滤波器，低通滤波器连接微控制器的A\/D转换端口。
3.根据权利要求2所述的注水变频电机的检测与保护装置，其特征在于：所述的温度传感器采用WZP型Pt100温度传感器，水压传感器采用PT500-20M-DC5V-0.5-M20-8M-503水压传感器，存储和实时时钟电路采用512×8位的AT24C04作为存储器；采用PCF8583作为系统时钟。
4.根据权利要求3所述的注水变频电机的检测与保护装置，其特征在于：所述的通信电路采用MAX485作为通信接口芯片。
5.根据权利要求4所述的注水变频电机的检测与保护装置，其特征在于：所述的液晶显示电路采用NH12864M型LCM。
设计说明书
技术领域：
本实用新型涉及的是一种检测与保护装置，具体涉及的是注水变频电机的检测与保护装置。
背景技术：
在油田生产过程中注水是必要的生产环节，油田注水对提高原油采收率和采油速度，促进油田的高产、稳定起到积极作用。但是，随着油田开发进入新时期，油田进入高含水开发期后，随着油层含水量的持续增高，给油井的注水量也将迅速上升以保持油田稳产，注水耗电量必然会随着油层含水量的上升而急剧增长。我国油田注水系统效率较低，注水系统用电量超过整个油田用电量的35%以上。特别要强调的是，在石油化工行业90%以上的电力消耗在交流电动机上，国内各油田围绕注水系统节能降耗进行了大量的技术研究与改造。目前，为了节能降耗降低生产成本，国内油田注水泵站已经普遍开始采用高压变频调速装置进行注水量与压力的控制。在油田采油注水生产环节，变频注水电动机可能工作的环境很恶劣，注水电机时常大功率、满负荷、长时间的工作，这样发生各种故障的概率比一般环境下工作的电机高出不少。但是这样在油田注水生产现场继续使用传统的电机保护装置是不符合实际情况的。而传统的变频电机保护装置保护精度较低、动作时间误差大。在油田注水系统中注水量任务重，使用的都是高压、大功率设备。如何确保变频电机安全高效运行的问题给进行高压变频调速改造技术的企业提出了一个新的课题。根据不完全的统计，我国各个油田和石化企业的生产活动中每年烧毁烧坏的电动机大约2万台，经济损失惨重。电机故障轻则造成严重的经济损失，重则威胁工作人员的人身安全。因此，高压变频电机在变频运行方式下检测与保护研究工作对确保油田注水系统运行安全及节能降耗、提高生产效率和经济效益都具有重要意义。
发明内容：
本实用新型的目的是提供注水变频电机的检测与保护装置，这种注水变频电机的检测与保护装置用于解决确保变频电机安全高效运行的问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：这种注水变频电机的检测与保护装置包括注水电机、变频器、微控制器PIC16F877A、模拟信号检测电路、存储和实时时钟电路、通信电路、人机交互电路、报警电路，变频器连接注水电机；模拟信号检测电路由电流信号采样电路、变频电机温度检测电路、注水管网水压采集和调理电路组成，电流信号采样电路具有霍尔传感器，霍尔传感器穿心串联在注水电机三相的输入端，变频电机温度检测电路中的温度传感器设置在注水电机上，注水管网水压采集和调理电路中的水压传感器设置在注水管网中；电流信号采样电路、变频电机温度检测电路、注水管网水压采集和调理电路均与微控制器PIC16F877A连接，变频器与微控制器PIC16F877A通过通信电路连接，存储和实时时钟电路、人机交互电路、报警电路均与微控制器PIC16F877A连接；人机交互电路包括键盘电路、液晶显示电路和故障报警电路。
上述方案中电流信号采样电路的构成为：霍尔传感器穿心串联在注水电机三相的输入端，霍尔传感器连接电压跟随电路，电压跟随电路连接低通滤波器，低通滤波器连接微控制器的A\/D转换端口，霍尔传感器把注水电机三相电流转化为成比例的0～5V电压信号，该电压信号经电压具有高输入阻抗的电压跟随电路，增强驱动能力后，再经低通滤波后进入微控制器的A\/D转换端口，电阻R1和C1组成一个低通滤波器，二极管D1、D2起到电压嵌位作用，保护微控制器的A\/D模块，当V2电压为负电压时D2导通，V2处电压被钳位在0V，当V2电压高于5V时，D1导通，V2处电压被钳位在5V。
上述方案中温度传感器采用WZP型Pt100温度传感器，水压传感器采用PT500-20M-DC5V-0.5-M20-8M-503水压传感器，存储和实时时钟电路采用512×8位的AT24C04作为存储器；采用PCF8583作为系统时钟。
上述方案中通信电路采用MAX485作为通信接口芯片。
上述方案中液晶显示电路采用NH12864M型LCM。
本实用新型具有以下有益效果：
1. 本实用新型对高压大功率的变频电机的电流、电机温度、注水管网水压等参数的采样和数字化，实现变频电机故障的在线诊断、检测和控制，对确保注水系统运行安全及节能降耗、提高生产效率和经济效益都具有重要意义。
2. 本实用新型具有变频电机工作电流、绕组温度、注水管网水压等参数的时间数字显示功能，运行中可对这些参数进行实时显示，方便故障的排除。
3. 本实用新型通过人机对话模块进行参数设定，故障记录的参数存入单片机内非易失性存储器 设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920695426.1
申请日:2019-05-10
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:23(黑龙江)
授权编号:CN209805718U
授权时间:20191217
主分类号:H02P27/04
专利分类号:H02P27/04;H02P29/64;H02P29/024;H02H7/08;E21B43/20
范畴分类:37P;
申请人:黑龙江八一农垦大学
第一申请人:黑龙江八一农垦大学
申请人地址:163319 黑龙江省大庆市高新区新风路5号
发明人:赵薪羽
第一发明人:赵薪羽
当前权利人:黑龙江八一农垦大学
代理人:曹爱华
代理机构:23118
代理机构编号:哈尔滨东方专利事务所 23118
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计