海面溢油回收装备电液控制设计及油井油位控制技术研究

发布时间：2020-08-28 12:20

　　海上溢油事故频繁发生,严重阻碍了全球经济发展,使得溢油回收处理问题迫在眉睫。研发收油效率高、自动化程度好、人机交互性强的专业溢油回收装备已成为该领域的热点问题。本文以此作为研究背景,针对内嵌式溢油回收装备及集油井油位控制问题,研究了装备的电液控制系统;在提出油位检测方法的基础上,给出了油位动态分段转速调节策略;按照装备设计要求开发了控制程序及组态监控界面,解决了溢油回收装备自动化作业及运行监控问题。首先,阐述了装备的系统组成及动作流程;在结合装备实际工况及运行要求的基础上,给出了装备不同动作执行时的液压控制方式;依据电气控制原理,研究了装备的电气控制系统;将电气控制与液压控制相结合,提出了比例调压、电液比例及普通开关量控制的控制方式;分析了实现溢油回收装备自动化作业及运行监控的关键技术。其次,针对内嵌式溢油回收装备集油井油位动态控制问题,对动态斜面式收油机的系统组成及控制原理进行了阐述;揭示了油位与液压马达转速间的内在规律,在油位检测基础上,探讨了油位动态分段转速调节策略;构建收油机液压马达转速控制系统的数学模型,并运用MATLAB/Simulink软件进行仿真分析;仿真结果表明,控制系统响应迅速,且输出稳定、无超调,能够满足油位控制要求,为油位控制问题的解决奠定了理论基础。然后,针对装备自动化运行问题,依据控制系统的硬件组成及控制要求,提出了控制程序的模块化设计方案,重点解决了装备运行初始化、机身扫油臂自动运行及油井油位动态控制的程序设计问题,并对其控制思想进行阐述;针对装备运行监控问题,结合控制程序,设计开发了主参数监控界面、运行参数设置界面及收油机监控界面,并以收油机监控界面为例阐述了组态开发过程。最后,通过溢油回收模拟实验台,依据装备电液控制原理,采用数据分析及模拟实验法对有关理论、控制程序及组态界面进行测试,实验测试结果分析表明,装备电液控制系统满足设计要求,程序、组态达到控制目的。利用溢油回收装备样机进行了现场实际测试,测试结果表明,装备的电液控制系统响应迅速,动作平稳无抖动,能够在自动运行模式下进行浮筒的准确抓握及围油栏的自动布放,且组态监控功能完善,满足装备的运行监控要求。本课题在查阅整理大量中外密切相关技术文献基础上,解决了内嵌式溢油回收装备电液控制及集油井油位动态控制技术问题。基于装备电液控制系统,提出了油位控制的解决方案,建立了吸油泵比例控制的数学模型,并进行了仿真与分析,仿真结果表明,油位动态控制方案满足设计要求;对于装备自动化作业及运行监控问题,采用了“PLC+上位机组态”的控制方法,开发了控制程序与组态监控界面;通过溢油回收模拟实验台及装备样机进行了实验测试,实验测试结果表明,本文的设计思想与控制方案满足装备应对大规模海面溢油事故的需要,且装备的自动化程度高、运行监控效果好。本文所进行的研究可为同类工程问题的解决提供一定的参考。
【学位单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X55;TP273
【部分图文】：

溢油回收

规模的溢油清理工作，大大提高了使用灵活性。ＶＯＳ船携式溢油回收系统如图逡逑１－７所示。逡逑ｋ．逡逑图１－６劳模侧挂式溢油回收装置逦图１－７邋ＶＯＳ船携式溢油回收系统逡逑Ｆｉｇ．邋１－６邋Ｓｉｄｅ邋ｈｕｎｇ邋ｏｉｌ邋ｓｐｉｌｌ邋ｒｅｃｏｖｅｒｙ邋ｄｅｖｉｃｅ逦Ｆｉｇ．邋１－７邋ＶＯＳ邋ｓｈｉｐ邋ｃａｒｒｙｉｎｇ邋ｏｉｌ邋ｓｐｉｌｌ逡逑ｏｆ邋ｍｏｄｅｌ邋ｗｏｒｋｅｒ逦ｒｅｃｏｖｅｒｙ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑挪威法兰克蒙（ＦＲＡＭＯ）公司主要从事堰式溢油回收装备的研发生产，其逡逑可用于回收中低粘度和高粘度溢油，图１－８所示为该公司研发的堰式溢油回收逡逑装备。英国维珂玛（ＶＩＫＯＭＡ）公司主要从事齿盘式溢油回收装备和复式溢油逡逑回收装备的研发制造。其中，复式溢油回收装备可根据实际需要配备盘式撇油逡逑头或刷式撇油头，使用灵活方便。图１－９所示为复式溢油回收装备。逡逑壚逡逑图１－８堰式溢油回收装置逦图１－９复式溢油回收装置逡逑Ｆｉｇ．邋１－８邋Ｗｅｉｒ邋ｔｙｐｅ邋ｏｉｌ邋ｓｐｉｌｌ邋ｒｅｃｏｖｅｒｙ逦Ｆｉｇ．邋１－９邋Ｃｏｍｐｏｕｎｄ邋ｏｉｌ邋ｓｐｉｌｌ邋ｒｅｃｏｖｅｒｙ逡逑ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ逦ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ逡逑综上所述，在溢油回收处理这一研宄领域，国外取得了重大进展，其不仅逡逑在生物法、化学法处理溢油方面成果显著，而且在物理法处理溢油领域取得了逡逑突出成绩。就专业溢油回收设备而言，国外己积累了丰富的研发经验与先进的逡逑溢油回收技术

溢油回收

溢油回收,劳模

１－７所示。逡逑ｋ．逡逑图１－６劳模侧挂式溢油回收装置逦图１－７邋ＶＯＳ船携式溢油回收系统逡逑Ｆｉｇ．邋１－６邋Ｓｉｄｅ邋ｈｕｎｇ邋ｏｉｌ邋ｓｐｉｌｌ邋ｒｅｃｏｖｅｒｙ邋ｄｅｖｉｃｅ逦Ｆｉｇ．邋１－７邋ＶＯＳ邋ｓｈｉｐ邋ｃａｒｒｙｉｎｇ邋ｏｉｌ邋ｓｐｉｌｌ逡逑ｏｆ邋ｍｏｄｅｌ邋ｗｏｒｋｅｒ逦ｒｅｃｏｖｅｒｙ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑挪威法兰克蒙（ＦＲＡＭＯ）公司主要从事堰式溢油回收装备的研发生产，其逡逑可用于回收中低粘度和高粘度溢油，图１－８所示为该公司研发的堰式溢油回收逡逑装备。英国维珂玛（ＶＩＫＯＭＡ）公司主要从事齿盘式溢油回收装备和复式溢油逡逑回收装备的研发制造。其中，复式溢油回收装备可根据实际需要配备盘式撇油逡逑头或刷式撇油头，使用灵活方便。图１－９所示为复式溢油回收装备。逡逑壚逡逑图１－８堰式溢油回收装置逦图１－９复式溢油回收装置逡逑Ｆｉｇ．邋１－８邋Ｗｅｉｒ邋ｔｙｐｅ邋ｏｉｌ邋ｓｐｉｌｌ邋ｒｅｃｏｖｅｒｙ逦Ｆｉｇ．邋１－９邋Ｃｏｍｐｏｕｎｄ邋ｏｉｌ邋ｓｐｉｌｌ邋ｒｅｃｏｖｅｒｙ逡逑ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ逦ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ逡逑综上所述，在溢油回收处理这一研宄领域，国外取得了重大进展，其不仅逡逑在生物法、化学法处理溢油方面成果显著，而且在物理法处理溢油领域取得了逡逑突出成绩。就专业溢油回收设备而言，国外己积累了丰富的研发经验与先进的逡逑溢油回收技术

【相似文献】