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油套管水压试验系统控制技术研究

作　者: 李满天
导　师: 贾光政
学　校: 大庆石油学院
专　业: 机械电子工程
关键词: 油套管试压密封控制组态数据采集
分类号: TE937
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 159次
引　用: 5次
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内容摘要

油套管水压试验系统包括主体系统、液压系统、气动系统、水压系统以及数据采集与控制系统。主体系统是油套管水压试验系统的机械主体,主要包括承载机架、密封装置、传动装置、夹紧装置等。液压系统包括液压源和液压控制回路,一方面是控制密封压力卸荷阀和管内压力卸荷阀的开启和关闭,另一方面是驱动夹紧装置的打开和夹紧。气动系统提供压缩空气动力源,控制注水阀和排气阀的开启和关闭。水压系统由低压泵和高压泵组成,低压泵对油套管内进行注水,高压泵驱动密封件工作并实现液体增压。数据采集与控制系统是油套管水压试验系统的指挥中心,用于控制油套管压力检测过程中的密封、注水、加压、保压以及卸压等一系列过程的准确实现。油套管水压试验系统的密封装置采用钢骨架大间隙径向外抱式强制密封方式,该密封方式是通过在密封圈外环注入高压水,并由高压水产生压力迫使密封圈弹性收缩抱住油套管外圆,以达到预密封的目的。高压水经过进、出口存在压力差的阻尼阀向油套管内加压,当压力大于阻尼阀弹簧压力时,油套管内压力跟随密封压力同步升高,并且密封圈内、外压力差保持恒定。建立了密封控制模型,并通过MATLAB软件进行了仿真分析。油套管水压试验控制系统主要包括控制和数据采集两方面内容。控制系统采用“工控机+组态软件+PLC(多台)+传感器”控制模式,并将整个系统分成三大模块分别进行控制,各个模块之间通过PPI通信协议进行集中。根据水压试验系统特点,并借助MCGS组态软件开发平台开发监控软件,实现实时监视、远程控制以及数据显示和存储等功能。密封控制部分采用PID控制算法和电液比例阀的闭环控制方式。数据采集是通过传感器采集试验信号,经由EM 231CN模拟量输入扩展模块,传递到组态软件进行处理和显示。在通讯设计上,采用主-从站的通讯方式、三芯电缆和RS485接口的传输路径以及终端匹配的总线型拓扑结构。建立水压试验系统控制试验台,验证其控制系统的可靠性、稳定性以及控制的准确性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
创新点摘要  6-8
第一章绪论  8-12
  1.1 课题研究的目的和意义  8
  1.2 国内外油套管水压试验系统发展概况  8-10
  1.3 油套管水压试验系统控制技术的发展概况  10-11
  1.4 论文主要研究内容  11-12
第二章油套管水压试验系统分析  12-21
  2.1 油套管水压试验系统的组成  12-17
  2.2 油套管水压试验系统的工作原理  17-18
  2.3 油套管水压试验控制系统分析  18-20
  本章小结  20-21
第三章油套管水压试验控制系统设计  21-36
  3.1 控制系统总体设计  21-28
  3.2 控制系统程序设计  28-35
  本章小结  35-36
第四章密封控制系统建模与仿真分析  36-47
  4.1 密封机构控制模型  36-40
  4.2 阀控密封机构的传递函数方块图及传递函数  40-42
  4.3 控制系统的仿真  42-46
  本章小结  46-47
第五章油套管水压试验控制系统试验研究  47-61
  5.1 现场试验系统的组成  47-51
  5.2 位置控制性能试验  51-54
  5.3 密封控制性能试验  54-55
  5.4 数据采集控制性能试验  55
  5.5 控制系统性能试验  55-60
  本章小结  60-61
结论  61-62
参考文献  62-65
发表文章  65-66
致谢  66-67
详细摘要  67-74

油套管水压试验系统控制技术研究

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