基于自調(diào)整比例因子模糊控制的抽油機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)研究

【摘要】：常規(guī)游梁式抽油機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作放便、維護(hù)簡(jiǎn)便、維修費(fèi)用低廉等特點(diǎn),一直占據(jù)著有桿采油系統(tǒng)地面設(shè)備的主導(dǎo)地位。在選擇游梁式抽油機(jī)時(shí),電動(dòng)機(jī)的裝機(jī)容量一般選得比較大,但是在實(shí)際采油過程中,電動(dòng)機(jī)大多數(shù)情況下處于輕載運(yùn)行狀態(tài),平均負(fù)載率一般在30%以下。尤其在井下供液能力不足時(shí),抽油泵會(huì)經(jīng)常處于低效工作狀態(tài),造成不同程度的“空抽”和“干抽”現(xiàn)象,從而造成電能的極大浪費(fèi)。石油行業(yè)是推廣“電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能”的重點(diǎn)行業(yè)。因此,研究游梁式抽油機(jī)的節(jié)能控制意義重大。 本文針對(duì)井下供液不足時(shí),抽油泵充滿度低、電能浪費(fèi)嚴(yán)重的問題,在仔細(xì)研究游梁式抽油機(jī)采油過程和人工操作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,提出了以泵的充滿度為被控參數(shù)的游梁式抽油機(jī)節(jié)能控制解決方案。為提高油田自動(dòng)化水平,本節(jié)能控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)由陸基基地主控系統(tǒng)和灘涂本地節(jié)能控制系統(tǒng)兩部分組成。陸地上的采油工程師使用遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件,了解抽油機(jī)運(yùn)行狀況,當(dāng)發(fā)現(xiàn)供液不足時(shí),可遠(yuǎn)程啟用灘涂本地節(jié)能控制系統(tǒng),對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行節(jié)能控制。 游梁式抽油機(jī)采油系統(tǒng)存在著嚴(yán)重的非線性和較強(qiáng)的負(fù)載擾動(dòng),難以對(duì)其建立精確的數(shù)學(xué)模型,經(jīng)典控制理論在解決抽油機(jī)節(jié)能控制問題時(shí)遇到障礙。本文在研究模糊自動(dòng)控制特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出使用模糊控制策略,同時(shí)針對(duì)擾動(dòng)變化過大時(shí)控制效果變差的問題,提出采用在線調(diào)整比例因子的自適應(yīng)模糊控制策略,改善了系統(tǒng)的控制性能。然后對(duì)節(jié)能控制系統(tǒng)的軟硬件分別進(jìn)行了設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件時(shí),在器件選型和硬件電路制作上做了很多工作,針對(duì)油田特殊的工業(yè)環(huán)境,在硬件抗干擾方面花費(fèi)了一些功夫。按照模塊化設(shè)計(jì)的原則,完成了監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)和灘涂本地節(jié)能控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。 在完成系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)之后,首先在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了系統(tǒng)的簡(jiǎn)單調(diào)試。然后到油田做了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),通過對(duì)比使用節(jié)能控制系統(tǒng)前后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)使用節(jié)能控制系統(tǒng)后,泵充滿度明顯提高,系統(tǒng)效率得到提升。試驗(yàn)結(jié)果表明：本節(jié)能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能增效的目標(biāo)。 【關(guān)鍵詞】：游梁式抽油機(jī) 節(jié)能 模糊控制 自調(diào)整比例因子 單片機(jī)
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TE933.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 課題背景及研究意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)13-15
• 1.3 課題的主要工作15-18
• 第2章 游梁式抽油機(jī)節(jié)能控制方案設(shè)計(jì)18-30
• 2.1 游梁式抽油機(jī)采油系統(tǒng)分析18-21
• 2.1.1 游梁式抽油機(jī)的基本結(jié)構(gòu)19
• 2.1.2 有桿抽油泵工作原理19-20
• 2.1.3 游梁式抽油機(jī)運(yùn)行效率分析20-21
• 2.2 游梁式抽油機(jī)變頻節(jié)能原理21-24
• 2.3 游梁式抽油機(jī)節(jié)能控制方案設(shè)計(jì)24-29
• 2.3.1 游梁式抽油機(jī)節(jié)能控制思路24-27
• 2.3.2 游梁式抽油機(jī)節(jié)能控制方法選取27-28
• 2.3.3 游梁式抽油機(jī)節(jié)能控制方案確定28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 自調(diào)整比例因子模糊控制器設(shè)計(jì)30-46
• 3.1 模糊控制基礎(chǔ)理論30-34
• 3.1.1 模糊控制系統(tǒng)概述30
• 3.1.2 模糊控制系統(tǒng)組成30-31
• 3.1.3 模糊控制器設(shè)計(jì)步驟31-34
• 3.2 基本模糊控制器的設(shè)計(jì)34-39
• 3.2.1 輸入量的模糊化35-36
• 3.2.2 模糊規(guī)則的制定36-38
• 3.2.3 模糊控制查詢表的建立38-39
• 3.3 自調(diào)整比例因子模糊控制器的設(shè)計(jì)39-44
• 3.3.1 自適應(yīng)模糊控制器介紹39-41
• 3.3.2 自調(diào)整比例因子模糊控制器的設(shè)計(jì)41-44
• 3.4 模糊控制過程44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)46-54
• 4.1 硬件總體設(shè)計(jì)46
• 4.2 系統(tǒng)主控制器選擇46-47
• 4.3 系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)47-48
• 4.4 通信模塊設(shè)計(jì)48-50
• 4.4.1 RS-485通信電路設(shè)計(jì)48-49
• 4.4.2 RS-232通信電路設(shè)計(jì)49-50
• 4.5 人機(jī)對(duì)話接口設(shè)計(jì)50-52
• 4.6 硬件設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)52-53
• 4.7 本章小結(jié)53-54
• 第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)54-64
• 5.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件開發(fā)54
• 5.2 本地節(jié)能系統(tǒng)的軟件總體設(shè)計(jì)54-57
• 5.3 主要功能模塊57-62
• 5.3.1 模糊控制算法模塊57-58
• 5.3.2 軟件串口中斷服務(wù)程序模塊58-59
• 5.3.3 示功圖數(shù)據(jù)采集模塊59-61
• 5.3.4 變頻器數(shù)據(jù)采集模塊61-62
• 5.4 軟件抗干擾技術(shù)62
• 5.5 本章小結(jié)62-64
• 第6章 系統(tǒng)調(diào)試與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)64-70
• 6.1 系統(tǒng)軟硬件初步調(diào)試64
• 6.2 油田現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)64-68
• 6.3 本章小結(jié)68-70
• 第7章 總結(jié)與展望70-72
• 7.1 工作總結(jié)70
• 7.2 前景展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76-78
• 附錄78-79

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提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率措施研究    張偉,范登洲

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大慶油田機(jī)械采油節(jié)能技術(shù)現(xiàn)狀及展望    楊野;

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抽油機(jī)井成組變頻測(cè)控技術(shù)    

節(jié)電1200萬度的秘密    通訊員 修蕾　張艷

節(jié)能從抽油機(jī)“動(dòng)刀”    通訊員 劉朝輝

大慶采二4—1隊(duì)累計(jì)產(chǎn)油1200萬噸    通訊員 彭錦華　于秀娟

曾志強(qiáng)：創(chuàng)新是最快樂的事情    本報(bào)記者 郭旭霞　通訊員 尹雪蓮

曼格什套公司強(qiáng)“三基”延長(zhǎng)檢泵周期    通訊員 張軍平

應(yīng)用新技術(shù) 節(jié)能又降耗    肖雙利 記者 周志剛

國梁：深愛石油這片沃土    張可春 王金法 蘇惠峰

從“油田經(jīng)營(yíng)”到“經(jīng)營(yíng)油田”    本報(bào)記者 岳雙才

輕松洗除垢 采油更“麻溜”    記者 幸福

抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的數(shù)值模擬分析與試驗(yàn)研究    葉鵬

抽油機(jī)井油管失效機(jī)理及事故預(yù)防的研究    趙啟成

游梁式抽油機(jī)采油系統(tǒng)實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)方法研究    孫振華

柱塞泵柔性抽油系統(tǒng)的研究    李俊亮

有桿抽油系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行措施優(yōu)化研究    龔大利

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基于井液流動(dòng)和接箍效應(yīng)的抽油桿柱偏磨理論與防偏磨策略研究    陳軍

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粘彈性流體在內(nèi)管做軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的偏心環(huán)空中非定常流的壓力梯度    李楠

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