二次调节抽油机液压系统设计与研究

发布时间：2017-05-03 08:10

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【摘要】：抽油机是油田采油的主要生产设备。我国现有油田的采油设备大部分是游梁式抽油机,它具有结构简单,制造容易,维修方便、安全可靠等优点。但同时它也有耗能大的缺点,这就加大了开采石油的成本,据统计采油所用的能量消耗占到采油成本的三分之一左右。因此,开发具有节能效果的抽油机才能够提高石油产品的竞争力。由于二次调节技术能够对能量进行回收与重新利用,因此将二次调节技术应用于抽油机中能够有效地提高其节能效果。本文首先介绍了液压抽油机的发展及其现状,二次调节液压抽油机与机械式抽油机的对比及二次调节液压抽油机的特点;介绍了几种液压抽油机的节能形式,并对它们进行比较;分析了二次调节液压抽油机系统的组成及其工作原理;阐述了二次调节液压抽油机的设计原理。其次,对液压系统中一些关键元件进行了计算和选型,建立了二次调节液压抽油机上、下冲程的数学模型,利用Simulink构建了二次调节液压抽油机的仿真模型,并对其进行了计算机仿真,仿真结果表明在未加入控制器之前其动态特性较差,速度和压力响应存在较大超调和振荡,并且调整时间较长。再次,对二次调节液压抽油机液压系统控制策略进行设计和仿真研究,分别采用传统PID控制与基于RBF的神经网络PID对系统模型进行控制,并对RBF神经网络PID控制存在的问题进行改进,仿真结果表明改进后的RBF网络PID具有较快的响应速度,而且不存在超调与振荡,动态特性较好。最后,对二次调节液压抽油机进行了节能计算,得出其节能率为16%,并基于Lab VIEW软件分别对传统PID和改进的RBF网络PID进行编程实现,并完成测试界面的设计,为将来有条件进行实验研究做了铺垫。
【关键词】：抽油机 二次调节 节能 RBF神经网络 LabVIEW测控系统
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137;TE933.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 本课题的研究背景11
• 1.2 液压抽油机的发展概况11-13
• 1.2.1 国外液压抽油机的发展概况11-12
• 1.2.2 国内液压抽油机的发展概况12-13
• 1.3 液压抽油机的特点13-14
• 1.4 二次调节技术的发展概况14-17
• 1.4.1 国外二次调节技术的发展概况14-15
• 1.4.2 国内二次调节技术的发展概况15-17
• 1.5 二次调节静液传动系统的特点17-18
• 1.6 二次调节液压抽油机的优点18
• 1.7 课题的研究意义和研究内容18-20
• 第2章 二次调节液压抽油机液压系统设计20-34
• 2.1 液压二次调节系统基本原理20-22
• 2.1.1 二次调节液压系统的组成20
• 2.1.2 二次调节液压系统工作原理20-21
• 2.1.3 二次调节液压系统四象限工作特性21-22
• 2.2 液压抽油机能量回收方式的确定22-26
• 2.2.1 液压蓄能器储能22-24
• 2.2.3 飞轮能量储存24-25
• 2.2.4 电能储存25
• 2.2.5 几种能量回收方式的比较25-26
• 2.3 二次调节抽油机系统的组成26-29
• 2.3.1 实际液压系统的组成26-28
• 2.3.2 机械系统的组成28-29
• 2.3.3 控制系统的组成29
• 2.4 二次调节液压抽油机的工作原理29-30
• 2.5 二次调节抽油机液压系统的设计30-33
• 2.5.1 二次调节液压抽油机的设计要求30
• 2.5.2 液压缸参数的确定30-31
• 2.5.3 两个二次元件的计算及选型31
• 2.5.4 液压蓄能器的计算及选型31-32
• 2.5.5 电动机的计算与选型32-33
• 2.6 本章小结33-34
• 第3章 二次调节抽油机液压系统建模与仿真分析34-48
• 3.1 液压系统建模与仿真方法论述34-35
• 3.2 系统中关键元件的数学建模35-43
• 3.2.1 电液伺服阀的数学建模35-37
• 3.2.2 二次元件组件的数学建模37-39
• 3.2.3 蓄能器的数学建模39-40
• 3.2.4 上行程时系统的数学建模40-42
• 3.2.5 下行程时系统的数学建模42-43
• 3.3 系统Simulink模型的建立43-46
• 3.4 系统仿真分析46-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 二次调节抽油机控制策略的设计与仿真分析48-75
• 4.1 传统PID控制和智能PID控制方法简述48-49
• 4.1.1 智能PID控制概述48-49
• 4.1.2 智能PID控制的分类及特点49
• 4.2 传统PID控制策略的仿真分析49-61
• 4.2.1 传统PID控制算法简介49-51
• 4.2.2 增量式数字PID控制介绍51-52
• 4.2.3 增量式数字PID控制系统模型的建立52
• 4.2.4 系统PID控制器参数的整定52-54
• 4.2.5 NCD模块整定PID参数54-57
• 4.2.6 负载液压缸回路输出特性分析57-61
• 4.3 RBF神经网络PID控制系统的仿真分析61-69
• 4.3.1 神经网络PID控制原理介绍61-62
• 4.3.2 基于RBF神经网络PID控制算法62-65
• 4.3.3 RBF神经网络PID控制仿真模型的建立65-68
• 4.3.4 RBF神经网络PID控制抽油机液压系统仿真分析68-69
• 4.4 改进的RBF神经网络PID控制系统仿真分析69-74
• 4.4.1 对RBF神经网络PID算法的改进69-71
• 4.4.2 改进后RBF网络PID控制液压系统仿真71-74
• 4.5 本章小结74-75
• 第5章 抽油机的节能计算与控制器的Lab VIEW编程实现75-85
• 5.1 二次调节液压抽油机的做功过程分析75
• 5.2 液压蓄能器回路仿真分析75-77
• 5.3 抽油机的节能计算77-78
• 5.4 基于Lab VIEW的控制策略编程实现78-84
• 5.4.1 Lab VIEW简介78
• 5.4.2 抽油机液压系统实验测控方案设计78-79
• 5.4.3 增量式数字PID控制器的Lab VIEW实现79-80
• 5.4.4 改进的RBF神经网络PID控制器的Lab VIEW实现80-84
• 5.5 本章小结84-85
• 结论85-87
• 参考文献87-91
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果91-92
• 致谢92-93
• 作者简介93

【参考文献】

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1 刘莉宏;;基于智能控制的PID控制方式的研究[J];北京工业职业技术学院学报;2012年02期

2 张维煜;朱q

本文编号：342663